基于adams的行走轮与销齿啮合仿真分析

基于adams的行走轮与销齿啮合仿真分析

随着滚轴开采效率的提高，安装功率超过2000千瓦，牵引功率为110千瓦，牵引容量为1000kn，行驶辊的数量为46.0mm，倾斜齿段的长度为147mm。行走部一旦出现问题将导致采煤机停止运行。本文的研究旨在提高采煤机整机工作的可靠性。1采煤机运行部(1)轮与行驶轮同轴的焊接牵引电机的输出扭矩经减速装置传到行走部,行走部出轴齿轮与行走轮同轴的从动齿轮啮合(或直接与行走轮啮合),最后行走轮和输送机销排销齿啮合推动采煤机前进;依靠铰接在行走轮轴上的导向滑靴的引导,保证行走轮与销齿正常啮合。(2)齿廓线的设计销排销齿的齿廓曲线由多段不同半径的圆弧和斜线段构成,如图1所示。当行走轮轮齿的齿廓曲线为内外摆线(图2)时,它和销齿齿廓圆弧段或斜线段接触而进行非共轭啮合;当行走轮轮齿的齿廓曲线为渐开线(图3)时,和销齿圆弧段齿廓的啮合也是非共轭啮合,而和销齿斜线段齿廓的啮合为共轭啮合。(3)齿廓曲线模拟误差用解析法求采煤机行走轮与销排啮合的传动比、速度、加速度等运动学参数时,需要求解含多个未知数的矢量-矩阵超越方程组;因为行走轮2轮齿齿廓和销齿齿廓一一对应的啮合点很难精确确定,超越方程组中未知数的变化范围很不好确定。用计算机CAD软件进行图形啮合模拟,由于齿廓曲线比较复杂,要靠肉眼观测确定齿廓曲线的相切,模拟误差较大。基于以上原因,本文用ADAMS软件对行走轮和销齿啮合的运动学参数进行分析。2采煤机运行部的运动学特征(1)adams仿真软件介绍ADAMS(AutomaticDynamicAnalysisofMechanicalSystem)是美国MDI(MechanicalDynamicsInc.)公司(已并入MSC公司)开发的仿真分析软件,是机械系统动力学权威分析软件,广泛用于航空航天、汽车工程、铁路车辆及装备、工业机械、工程机械等领域。运用ADAMS软件可以非常方便地对虚拟样机进行静力学、运动学和动力学分析。其开放性的程序结构和多种接口,又可以成为特殊行业用户进行特殊类型机械系统动态仿真分析的二次开发工具平台。ADAMS与先进的CAD软件(UG,PRO/E,SolidEdge等)以及CAE软件(ANSYS)可以通过计算机图形交换格式文件相互交换数据并保持数据的一致性。ADAMS软件支持并行工程环境,节省大量的时间和经费。利用ADAMS软件建立参数化模型可以进行设计研究、试验设计和优化分析,为系统参数优化提供一种高效开发工具。(2)建立几何模型先用三维CAD软件SolidEdge对渐开线齿廓行走轮和销排进行建模,简单的装配后,使行走轮和销排销齿齿廓处于接触相切状态。然后通过Parasolid计算机图形格式将建模结果导入ADAMS/View中,指定或修改各构件的颜色、材料、质量、名称等信息,为了测量的需要还要在构件上建立了一些局部坐标点(Marker)。尽可能真实地模拟实际情况并施加约束。首先在行走轮和大地之间创建旋转副,在销排和大地之间创建滑移副,并在销排和大地之间创建有一定刚度的弹簧以使销排和行走轮时刻保持接触。最后在行走轮的旋转副上添加旋转驱动,输入实际转速。图4即为用ADAMS/View建立的行走轮和销排的模型。(3)销排形状情况对模型进行详细的仿真。销排与销排连接处节距为147mm、最小节距139.5mm和最大节距158.5mm;销排形状分为无弯曲、向上弯曲1.5°、向下弯曲1.5°三种情况。经过仿真,得到了各种情况下牵引速度和加速度随时间变化的曲线。3节距变化的影响经过对渐开线齿廓行走轮和147mm节距销排仿真曲线的分析,大体得出了以下几点结论:(1)由速度曲线可知,行走轮和147mm节距销排确实不是共轭啮合。如果销齿节距不变且销排无弯曲,速度曲线和加速度曲线有明显的周期性,但峰值和谷值的差不是很大。(2)单纯的销齿节距变化引起了采煤机牵引速度和加速度的较大变化,但有很好的自我调节性,随着行走轮通过节距变化处到节距正常处,其牵引速度曲线和加速度曲线能很快恢复到正常水平。(3)销排出现上下垂直弯曲1.5°时,三种节距对加速度峰值的影响都不是很大,对速度有一定的影响。但销排上下弯曲时,从弯曲处开始牵引速度曲线和加速度曲线再也不能恢复到正常的水平,自我调节性很差。(4)当销齿节距处于最小节距139.5mm,销排向上弯曲1.5°时的速度和加速度突变最大。(5)当销齿节距处于最大节距158.5mm,销排向下弯曲1.5°时的速度和加速度变化大。(6)销排垂直弯曲比销排连接处销齿节距变化对运动特性