新型煤炭采样臂AMESim建模及可行性分析

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AMESim Modeling and Feasibility Analysis for a New Coal Sampling ArmZHENG Deshuai ，GU Lichen ，ZHANG Ping ，JIA Yongfeng (1.School of Mechanical&Electrical Engineering，Xian University of Architecture&Technology，Xian Shaanxi 710055，China；2.Department of Automotive Engineering，Shaanxi Colege of Communication Technology，Xian Shaanxi 710018，China)Abstract：Taking a 6 t smal excavatorS arla as the research object，a new coal sampling ann structure1 was proposed whichcould be used to achieve composites action of sampling.The pressure，flow and the sam pling force which were needed by the new coalsampling arnl were goten by AMESim simulation.After analyzing the data cues and comparing the goten data with the hydraulic sys-tems param eters of the excavator，it is shown that the scheme of the new coal sampling arnl is feasible and further design work can bedone。

Keywords：Excavator arnl；Coal sampling grin；AMESim simulation；Feasibility analysis传统的煤炭采样臂-般有体积比较庞大、移动比较困难且效率比较低等缺点 。为减少设计工作量同时兼顾优异性能，提出把挖掘机臂进行简单优化以实现煤炭采样臂设计的方案，主要鉴于挖掘机的工作过程与采样臂工作过程相近且挖掘机的各项技术已非常成熟。液压系统是驱动整个采样臂的动力源，挖掘机液压系统能否满足采样臂的工作要求决定该方案的可实施性 ，因此验证液压系统的可行性具有重要意义。

作者基于AMESim仿真环境，建立了采样臂的仿真模型，得到了采样臂的流量、压力等参数，结合挖掘机液压系统参数进行分析，证明挖掘机液压系统能够满足采样臂采样要求，且对产生的力进行初步估算，其值能满足采样要求。

1 采样装置的结构及工作原理采样臂具体结构如图 1所示，主要由动臂油缸1、动臂2、斗杆油缸 3、斗杆臂 4、摆角油缸 5、采样钻头7等组成，在采样钻头上端内部装有采样马达6，除铲斗换成采样钻头外，其余机构与挖掘机臂保持-致。

图 1 采样臂结构图采样臂通过原挖掘机液压动力源供油，控制3个液压缸联合伸缩以实现各个臂的不同动作，可实现采样钻头竖直或斜插入煤的运动，即实现采样动作。根据第-台采样机设计经验，动臂油缸通过先伸长后收缩动作实现对整体采样位置的改变及采样臂的支撑，斗杆油缸伸长来实现采样钻头下采的力，摆角油缸收缩来实现下采方向的调整。采样钻头用液压马达驱动 ，通过液压阀的节流调速作用，实现采样钻头的无收稿日期：2012-05-22作者简介：郑德帅 (1987-)，硕士研究生，研究方向为机电液-体化技术及液压控制。E-mail：zdsfirst###126.corn。

· 156· 机床与液压 第41卷2 采样臂平面机构元件模型的建立献 [6-7]建立模型，如图2所示。同文献 [8]以真完后对其参数进行估算验证即可)、换向阀及泵等元件的建模，动臂油缸和斗杆油缸分别由单独的动力源供油，通过保持压力不变不断调整流量，看二～ - 动臂油缸：. ：辩 面 缸③ 负载模拟图2 采样装置平面机构仿真模型仿真建模主要参数设置如下：油液密度 890kg/m ，油液运动黏度40 mm /s，油液体积弹性模量1 000 MPa；动臂油缸活塞直径 100 mm、动臂油缸活塞杆直径55 mm、动臂油缸缸行程 1.5 In、活塞杆初始位移为494 mm；斗杆油缸活塞直径 80 mm、动臂油缸活塞杆直径 50 mm、斗杆油缸行程 1.5 m、活塞杆初始位移为7 mm；溢流阀开启压力设为23 MPa；负载模拟力 F 15 000 N，Fy0(