ZY12000型液压支架运动仿真分析.pdf

第 1 期山 西 焦 煤 科 技No． 1 2013 年 1 月Shanxi Coking Coal Science ＆ Technology Jan． 2013 试验研究 收稿日期 2012 －10 －16 作者简介 张宏耀 1984 ， 男， 山西大同人， 2009 年毕业于太原理工大学， 助理工程师， 主要从事煤矿机械方面的工作 E － mail zhudianrui110163． com ZY12000/28/64D 型液压支架运动仿真分析 张宏耀 山西西山煤电股份有限公司 西曲矿， 山西古交030206 摘要以 UG 软件中装配好的 ZY/12000/28/64D 型液压支架几何模型为研究对象， 将支架模 型导入 UG 自带的仿真环境中， 然后模拟分析支架移架、 升柱的过程， 得出液压支架顶梁、 掩护梁分别 在水平、 垂直方向的速度、 加速度曲线。通过对得到的曲线进行分析可知 在支架动作的这两个过程 中速度、 加速度变化的最大值及出现峰值的时刻， 这些结果对支架的使用、 设计及动态特性的深入研 究具有指导意义。 关键词UG; 液压支架; 模拟分析; 最大值; 峰值 中图分类号 TD355 ． 3文献标识码 A文章编号 1672 －0652 2013 01 －0013 －03 液压支架在综采工作面能否实现高产高效安全 生产方面具有决定性作用， 工作面 70 以上的支出 都用在了液压支架上 ［1 ］， 它不仅为工人提供安全可 靠的作业场所， 而且采煤、 运输设备的动力源也需要 支架来提供。因此， 有必要对液压支架的运动过程进 行模拟 ［2 ］， 分析支架主要部件重心的速度与加速度 变化曲线， 为今后支架的设计及使用具有重要意义。 1液压支架的几何模型 利用 UG 软件， 通过建立平面、 创建草图、 拉伸、 镜像、 倒角及可视化着色等操作， 按照 ZY/12000/28/ 64D 型液压支架零部件的图纸尺寸， 建立三维几何模 型的零部件， 然后通过装配约束， 将各部件装配起来。 装配后的模型见图 1 ［3 ］。 图 1 ZY12000/28/64D 型支架整机模型 2液压支架的仿真分析 下面就支架主要构件顶梁与掩护梁的质心在运 动过程中速度、 加速度变化进行分析。 2．1仿真模型的导入与设置 支架主要构件的质心分布图见图 2。从图 2 可 以看出， 在以底座前端为原点的三维坐标中的位置 图， 及对支架进行仿真， 模拟支架实际的运动状况。 本次以支架的移架、 升柱过程为主要研究对象 ［4 ］ ， 首 先设置液压支架底座沿着 Y 轴的反方向即水平方向 整体向前移动 2 s， 行程为 1 300 mm， 然后设置其运 动过程为先匀加速， 后匀减速; 接着立柱的一级油缸 运动， 其运动时间设置为 2 s， 行程为 400 mm， 运动过 图 2支架主要构件质心分布图 程为先加速后减速。仿真时间为 4 s， 支架的姿态由 6 000 mm 上升到6 400 mm， 通过运动仿真可知 顶梁 与掩护梁质心的速度与加速度曲线如图 3 所示。 图 3支架顶梁运动学分析图 2．2顶梁的仿真分析 顶梁质心运动的速度与加速的曲线如图 3 所示。 由图 3 可知， 在运动开始的前 2 s， 顶梁随着整体模型 沿 Y 轴反向运动， 速度和加速度变化较大， 最大速度 为 －950 mm/s， 最大加速度为 1 820 mm/s2， 如图 3 a 、 b 所示; 质心沿 Z 轴方向没有变化， 所以运动 速度和加速度均等于零， 如图 3 c 、 d 所示。在运 动 2 s 后， 支架底座静止， 顶梁质心沿 Y 轴反向运动 速度和加速度很小， 速度、 加速度最大波动分别为 65 mm/s、 115 mm/s2; 由于支架立柱的一级油缸沿立 柱升起方向做先匀加速， 后匀减速运动， 所以质心在 Z 轴方向的运动速度及加速度会出现波峰， 如图 3 c 、 d 所示。其最大速度、 加速度波峰分别为 350 mm/s、 700 mm/s2。 2．3掩护梁的仿真分析 掩护梁质心运动速度和加速度变化曲线如图 4 所示。由图 4 可知， 在运动开始 2 s， 掩护梁随着整体 图 4支架掩护梁运动学分析图 41山 西 焦 煤 科 技2013 年第 1 期 模型沿 － Y 轴方向运动， 速度和加速度变化较大， 最 大速度为 － 950 mm/s， 最大加速度为 1 820 mm/s2， 如图 4 a 、 b 所示; 质心沿 Z 轴方向没有变化， 所 以运动速度和加速度均等于零， 如图 4 c 、 d 所 示。在运动 2 s 后， 支架底座静止， 掩护梁质心沿 － Y 轴方向运动速度和加速度变化较大， 速度、 加速度最 大波动分别为 － 130 mm/s、 210 mm/s2; 由于支架立 柱一级油缸沿立柱升起方向做先匀加速， 后匀减速运 动， 所以质心在 Z 轴方向的运动速度及加速度会出 现波峰， 如图 4 c 、 d 所示。其最大速度、 加速度 波峰分别为 250 mm/s、 610 mm/s2。 3结语 通过对支架移架、 升柱过程的仿真， 得出在支架 底座运动和支架立柱一级油缸升柱过程这段时间内， 支架主要构件顶梁、 掩护梁的速度、 加速度变化曲线， 这些曲线对支架动态特性的研究具有重要的意义。 参考文献 ［ 1］罗恩波． 国内液压支架现状及我国的发展趋势［ J］． 煤矿机电， 2000 3 27 －30． ［ 2］郭艳蓉， 廉自生． 液压支架供液管路动态特性分析［J］． 煤矿机械， 2011， 32 4 112 －115． ［ 3］朱殿瑞， 廉自生， 贺志凯． 掩护式液压支架姿态分析［ J］ ． 矿山机械， 2012， 40 3 16 －19． ［ 4］董志峰， 殷士龙， 刘阳， 等． 煤矿综采液压支架三维图形仿真及分析［ J］． 东华大学学报， 2011， 37 4 434 －437． Motion Simulation Analysis of ZY12000/28/64D Type Hydraulic Support Zhang Hong － yao AbstractTakes a ZY/12000/28/64D type hydraulic support geometric model of UG software assembly as the research object，puts support model into UG own simulation environment，then the simulation analysis of shifting the support frame and moving up column process，and concluded hydraulic support top girder，cover girder respective the speed，acceleration curve in horizontal，vertical direction． Based on the analysis of the resulting curve known the mo- ment of the maximum and appearing peak of speed and acceleration change in the two process of the support action， these results to the use，design and in － depth study of dynamic characteristics of support have a guiding significance． Key wordsUG; Hydraulic support; Simulation analysis; Maximum; Peak 上接第 12 页 The Roof Broken Rule of Coal Mining Face with Super Thick and Loose Layer Liu Jun，Dong Guo － wei AbstractIn view of the problem which study insufficient of the roof broken rule and mechanism of coal mining face with super thick and loose layer caused the roof leakage and falling crushed the hydraulic support in coal face， by using theoretical analysis and analog simulation experiment，numerical simulation analysis and other means，the roof broken rule and mechanism and feature of coal face with super thick and loose layer are studied and the fracture devel- opment，abscission layer and caving characteristics in the mining process are analyzed． The study obtains the conclu- sion that the roof caving feature of the coal face with super thick and loose layer are different from conventional roof geological conditions，the super thick and loose roof take caving arch structure breaking． Based on the broken features of super thick and loose roof，use mining rock mechanics theory，the broken mechanical model of super thick and loose roof are established and the coal face caving arch parameters of super thick and loose layer are determined． The technology can provide technical guidance for coal mining of other similar geological conditions． Key wordsSuperthickandlooselayer; Coalminingface; Roofbrokenmechanism; Caving arch; Mechanical model 512013 年第 1 期张宏耀 ZY12000/28/64D 型液压支架运动仿真分析