基于ADAMS矿用正铲挖掘机工作装置机构建模与仿真
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齐 伟， 袁荷 伟
（ 河南交通职业技术学院，郑州 450000 ） 摘 要： 在露天矿开采中最常用到的机器是矿用挖掘机， 矿用挖掘机作为一种采装机械在开采中担任着挖掘和装 开采规模也在不断壮大， 因此对采矿设备和工艺技术的要求 载双重作业。随着国内外工业对矿产需求量的增大， 也越来越高。为了提高生产效率， 为企业制造更大的经济效益， 把开采成本降至最低， 大规模的使用矿用挖掘机来 开采露天矿已成为一种不可以阻挡的趋势 。 关键词： 机械式挖掘机； 工作装置机构； 性能 中图分类号： TP393 文献标识码： A 文章编号： 1008 － 8725 （ 2013 ） 01 － 0040 － 02
Vol． 32 ， No． 01 炭 技 术 January， 2013 Coal Technology 第 32 卷第 1 期 2013 年 1 期
煤
基于 ADAMS 矿用正铲挖掘机工作装置机构建模与仿真
Modeling and Simulation of Mining Shovel Working Mechanism Based on ADAMS
QI Wei， YUAN He － wei
（ Henan Vocational and Technical College of Communications， Zhengzhou 450000 ， China） Abstract ： the most commonly used mining machine is mining excavator in the open pit， mining excavator as a mining machinery installed in the mining as an excavating and loading operations． Along with the domestic and foreign industry on the demand for minerals mining increases，the scale is also growing，so the mining equipment and technology requirements are also getting higher and higher． In order to improve production efficiency，for enterprises to create greater economic benefits，the production cost to a minimum，large － scale use of mining excavator to mining open pit mine has become a trend can not be stopped． Key Words： mechanical excavator； working device； performance
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前言
机械式挖掘机包含了多个组件， 其组成结构相 在机械设备中属于一种大型设备 ， 该设备的 当复杂， 制造过程具有较高的技术含量。机械挖掘机包含多 个部分， 其中挖掘机工作装置是挖掘机的核心部分 ， 它是直接完成挖掘任务的装置， 主要负责挖掘和装 所以它除了要承受的矿石的重量 ， 还要克服 载矿石， 来自挖掘中的阻力， 从这点来分析， 挖掘机工作装置 是一个高耗能装置。挖掘机工作装置结构的工作方 操作铲斗齿尖使其 式遵循一个特定的运动学方程， 按照对数螺旋线的运动轨迹运行就可得出此方程 ， 进而可以分析出一些杆件结构的基本参数 ， 如速度、 加速度、 重心坐标等， 这些参数的变化可以表明挖掘 机在工作过程中的运行情况， 也为动力学分析提供 。 了一些数据的参考
收稿日期： 2012 － 03 － 20 ； 修订日期： 2012 － 10 － 25
为了完成那四道基本工序， 单斗杆挖掘机需要具有 首先在挖掘工序中， 它需具备挖 相应的机构和装置， 掘铲斗、 提升装置、 推压装置、 动臂等装置； 其次在回 回转平台和回转支撑装 转过程需要具有回转支点、 置； 在卸物过程中需用到的组件有发电机组的动力 装置、 润滑设备和操作系统； 挖掘机在运行过程中需 要有行走装置即履带结构， 还要具有基本支撑构架。 露天采矿中会用到正铲挖掘机， 而正铲挖掘机 铲装的矿石都是经过爆破处理处于松散状态的矿 石， 因此， 正铲挖掘机不存在挖掘过程。正铲挖掘机 然后运送到指定地点。 的工作过程就是铲装矿石， 通过放松钢绳来放置铲斗， 推压机构与提升机构相 互合作下铲装矿石， 矿石铲装完后通过提升装置把 回转装置把铲斗中的矿石转运到指 铲斗提升起来， 定地点， 提升斗底， 物料在重力的作用下自动卸载， 启动回转装置空斗回翻， 一个工作循环就算完成了。 挖掘机在工作过程中不会随便移动， 只有把机械臂 所及范围的工作量全部完成才会转换地点 。 机械式 挖掘机最重要的部分就是工作装置， 工作装置是指 它包括挖掘和铲装， 这 除运行过程之外的所有过程， 两道工序是通过提升设备和推压设备相互协调完成 的。提升机和推压机的配合让斗杆和铲斗这两个组 件的工作得以完成。而斗杆和铲斗它们之间是固定 连接， 因此不存在相对运动， 天轮围绕动臂顶端运 动， 钢丝围绕天轮与铲斗连接， 通过电机的控制， 带 动铲斗运动。 矿产中产用的正铲挖掘机都是把推压按照行走方式、 传动方式、 用途和驱动力来分 挖掘机可分为多种， 单斗杆挖掘机就是其中一 类， 种。单斗杆挖掘机的工作装置包括一个铲斗， 这个 铲斗具有挖掘、 载物回转、 卸物、 空斗回转等功能， 这 单斗 四道工序联合起来就是一个完整的工作过程 ， 杆挖掘机可以间歇重复的完成多个工作循环 。 挖掘 机在工作过程中重心保持不变， 直到把机械臂所及 机器才会转移到新的作业点。 范围的工作全部完成，
（ 河南交通职业技术学院，郑州 450000 ） 摘 要： 在露天矿开采中最常用到的机器是矿用挖掘机， 矿用挖掘机作为一种采装机械在开采中担任着挖掘和装 开采规模也在不断壮大， 因此对采矿设备和工艺技术的要求 载双重作业。随着国内外工业对矿产需求量的增大， 也越来越高。为了提高生产效率， 为企业制造更大的经济效益， 把开采成本降至最低， 大规模的使用矿用挖掘机来 开采露天矿已成为一种不可以阻挡的趋势 。 关键词： 机械式挖掘机； 工作装置机构； 性能 中图分类号： TP393 文献标识码： A 文章编号： 1008 － 8725 （ 2013 ） 01 － 0040 － 02
Vol． 32 ， No． 01 炭 技 术 January， 2013 Coal Technology 第 32 卷第 1 期 2013 年 1 期
煤
基于 ADAMS 矿用正铲挖掘机工作装置机构建模与仿真
Modeling and Simulation of Mining Shovel Working Mechanism Based on ADAMS
QI Wei， YUAN He － wei
（ Henan Vocational and Technical College of Communications， Zhengzhou 450000 ， China） Abstract ： the most commonly used mining machine is mining excavator in the open pit， mining excavator as a mining machinery installed in the mining as an excavating and loading operations． Along with the domestic and foreign industry on the demand for minerals mining increases，the scale is also growing，so the mining equipment and technology requirements are also getting higher and higher． In order to improve production efficiency，for enterprises to create greater economic benefits，the production cost to a minimum，large － scale use of mining excavator to mining open pit mine has become a trend can not be stopped． Key Words： mechanical excavator； working device； performance
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前言
机械式挖掘机包含了多个组件， 其组成结构相 在机械设备中属于一种大型设备 ， 该设备的 当复杂， 制造过程具有较高的技术含量。机械挖掘机包含多 个部分， 其中挖掘机工作装置是挖掘机的核心部分 ， 它是直接完成挖掘任务的装置， 主要负责挖掘和装 所以它除了要承受的矿石的重量 ， 还要克服 载矿石， 来自挖掘中的阻力， 从这点来分析， 挖掘机工作装置 是一个高耗能装置。挖掘机工作装置结构的工作方 操作铲斗齿尖使其 式遵循一个特定的运动学方程， 按照对数螺旋线的运动轨迹运行就可得出此方程 ， 进而可以分析出一些杆件结构的基本参数 ， 如速度、 加速度、 重心坐标等， 这些参数的变化可以表明挖掘 机在工作过程中的运行情况， 也为动力学分析提供 。 了一些数据的参考
收稿日期： 2012 － 03 － 20 ； 修订日期： 2012 － 10 － 25
为了完成那四道基本工序， 单斗杆挖掘机需要具有 首先在挖掘工序中， 它需具备挖 相应的机构和装置， 掘铲斗、 提升装置、 推压装置、 动臂等装置； 其次在回 回转平台和回转支撑装 转过程需要具有回转支点、 置； 在卸物过程中需用到的组件有发电机组的动力 装置、 润滑设备和操作系统； 挖掘机在运行过程中需 要有行走装置即履带结构， 还要具有基本支撑构架。 露天采矿中会用到正铲挖掘机， 而正铲挖掘机 铲装的矿石都是经过爆破处理处于松散状态的矿 石， 因此， 正铲挖掘机不存在挖掘过程。正铲挖掘机 然后运送到指定地点。 的工作过程就是铲装矿石， 通过放松钢绳来放置铲斗， 推压机构与提升机构相 互合作下铲装矿石， 矿石铲装完后通过提升装置把 回转装置把铲斗中的矿石转运到指 铲斗提升起来， 定地点， 提升斗底， 物料在重力的作用下自动卸载， 启动回转装置空斗回翻， 一个工作循环就算完成了。 挖掘机在工作过程中不会随便移动， 只有把机械臂 所及范围的工作量全部完成才会转换地点 。 机械式 挖掘机最重要的部分就是工作装置， 工作装置是指 它包括挖掘和铲装， 这 除运行过程之外的所有过程， 两道工序是通过提升设备和推压设备相互协调完成 的。提升机和推压机的配合让斗杆和铲斗这两个组 件的工作得以完成。而斗杆和铲斗它们之间是固定 连接， 因此不存在相对运动， 天轮围绕动臂顶端运 动， 钢丝围绕天轮与铲斗连接， 通过电机的控制， 带 动铲斗运动。 矿产中产用的正铲挖掘机都是把推压按照行走方式、 传动方式、 用途和驱动力来分 挖掘机可分为多种， 单斗杆挖掘机就是其中一 类， 种。单斗杆挖掘机的工作装置包括一个铲斗， 这个 铲斗具有挖掘、 载物回转、 卸物、 空斗回转等功能， 这 单斗 四道工序联合起来就是一个完整的工作过程 ， 杆挖掘机可以间歇重复的完成多个工作循环 。 挖掘 机在工作过程中重心保持不变， 直到把机械臂所及 机器才会转移到新的作业点。 范围的工作全部完成，
