雙臂錨桿鉆車行走液壓系統(tǒng)仿真分析

王晨升，蘇 芳，張占東

（山西大同大學(xué)機電工程學(xué)院,山西大同 037003）

0 引言

安全支護(hù)是礦井順利生產(chǎn)的保障，選用有效的支護(hù)機械至關(guān)重要[1]?？紤]井下作業(yè)安全性，大多類型錨桿鉆車均采用液壓傳動系統(tǒng)[2]，液壓傳動系統(tǒng)的性能決定了整車的作業(yè)能力，考慮到試驗和樣機成本，在設(shè)計階段需要對整車液壓系統(tǒng)進(jìn)行仿真，以考查其性能參數(shù)。AMESim軟件廣泛應(yīng)用于各種裝備液壓系統(tǒng)的設(shè)計仿真階段，取得良好效果[3-4]。應(yīng)用該軟件對雙臂錨桿鉆車液壓系統(tǒng)進(jìn)行建模和仿真分析。

1 雙臂錨桿鉆車

雙臂錨桿鉆車主要用于煤巷及半煤巖巷道掘進(jìn)工作面支護(hù)作業(yè)，整車模型如圖1所示。

雙臂錨桿鉆車能完成巷道內(nèi)不同高度、不同角度錨桿錨索孔、炮眼孔、探測（探水、探瓦斯）孔的機械化作業(yè)施工。雙臂錨桿鉆車的應(yīng)用大大縮短支護(hù)作業(yè)時間，提高支護(hù)效率和支護(hù)質(zhì)量。

2 基于AMESim行走液壓系統(tǒng)建模及仿真分析

雙臂錨桿車的行走機構(gòu)由三聯(lián)齒輪泵的2個前泵（63泵）分別向2個液壓馬達(dá)供油，通過2個單聯(lián)換向閥控制行走馬達(dá)的正、反轉(zhuǎn)，實現(xiàn)鉆車的行走，行走液壓系統(tǒng)設(shè)計參數(shù)如表1所示。

表1 行走液壓系統(tǒng)設(shè)計參數(shù)

基于AMESim建立錨桿車行走工況如圖2所示仿真模型。

設(shè)置仿真時間為10 s，步長0.01 s，馬達(dá)輸入轉(zhuǎn)速為0.12 r/min。錨桿車行走工況下液壓泵泵口壓力如圖3所示。液壓泵泵口壓力在仿真開始后壓力快速增加，峰值達(dá)22.5 MPa，0.7 s后穩(wěn)定在20 MPa，響應(yīng)較快，工作正常。

圖1 雙臂錨桿鉆車模型

圖2行走液壓系統(tǒng)模型

液壓泵泵口流量如圖4所示。液壓泵在仿真開始時流量最大達(dá)到90 L/min，系統(tǒng)工作1 s后流量穩(wěn)定在11.8 L/min，泵口最大流量未超過系統(tǒng)最大流量，工作正常。

行走馬達(dá)口的壓力如圖5所示。設(shè)置行走速度為0.12 r/min，液壓馬達(dá)工作壓力0.8 s后穩(wěn)定為4 MPa，馬達(dá)口壓力開始時有一定脈動，最高壓力達(dá)到6.8 MPa，未超過馬達(dá)額定壓力，工作正常。

液壓馬達(dá)流量如圖6所示。液壓馬達(dá)工作時的流量穩(wěn)定在9 L/min，仿真開始時流量為1 L/min，仿真開始后躍升至9 L/min，馬達(dá)工作正常。

3 結(jié)論

機械化程度的提升是礦井生產(chǎn)實現(xiàn)智能化的前提，基于AMESim完成了雙臂錨桿鉆車行走液壓系統(tǒng)的建模及仿真分析，結(jié)果顯示系統(tǒng)壓力在開始階段有一定波動，這是由液壓閥引起的，液壓泵和行走馬達(dá)均能快速響應(yīng)，并穩(wěn)定在合理范圍內(nèi)正常工作。

圖4 泵口流量

圖5 馬達(dá)口壓力

圖6 馬達(dá)口流量

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