虛擬樣機(jī)技術(shù)(Virtual Prototyping VP)又稱系統(tǒng)動態(tài)仿真技術(shù)，是20世紀(jì)80年代隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展而迅速起來的計(jì)算機(jī)輔助工程(CAE-Computer Aided Engineering)技術(shù)。它以機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動學(xué)、動力學(xué)和控制學(xué)理論為核心，借助于成熟的三維計(jì)算圖形技術(shù)，圖形的用戶界面技術(shù)、信息技術(shù)、集成技術(shù)等。將分散的產(chǎn)品設(shè)計(jì)開發(fā)和分析過程集成在一起。

　　液壓支架是綜采設(shè)備的主要設(shè)備之一，薄煤層液壓支架在開采過程中由于煤層的特殊性，要求有更大的伸縮比，因此關(guān)鍵技術(shù)之一就是需要有合理的四連桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)參數(shù)向高工作阻力，大中心距發(fā)展，結(jié)構(gòu)件材料越來越多的采用高強(qiáng)度鋼材;無論薄煤層液壓支架還是其他類型的液壓支架另—個關(guān)鍵的技術(shù)就是控制系統(tǒng)，先進(jìn)的控制系統(tǒng)，會使液壓支架的動作自動連續(xù)進(jìn)行.移架速度大大提高。

　　本文以ZY5200/8/18D型薄煤層液壓支架為例，在三維軟件Pro/E中建立起液壓支架的三維實(shí)體模型，使用虛擬樣機(jī)技術(shù)(采用多體系統(tǒng)動力學(xué)分析軟件ADAMS)建立液壓支架的虛擬樣機(jī)系統(tǒng)。

　　1薄煤層液壓支架的建模

　　圖1液壓支架三維實(shí)體模型

　　2實(shí)體模型導(dǎo)入

　　進(jìn)行三維實(shí)體建模之后，然后采用標(biāo)準(zhǔn)文件轉(zhuǎn)換協(xié)議，在ADAMS中創(chuàng)建虛擬樣機(jī)主模型把每—個零件的IGES文件讀人到虛擬環(huán)境中進(jìn)行裝配定義運(yùn)動副和邊界條件。以上工作完成之后就可以根據(jù)研究工作的具體需要選取不同的分析參數(shù)和邊界條件來研究液壓支架的受力和運(yùn)動學(xué)、動力學(xué)問題。

　　圖2導(dǎo)入實(shí)體模型

　　3仿真分析

　　通過對模型的仿真分析，它能實(shí)現(xiàn)預(yù)期的運(yùn)動，在此基礎(chǔ)上就可進(jìn)行參數(shù)化設(shè)計(jì)。

　　3.l頂梁位移與立柱支撐力的關(guān)系

　　立柱的液壓力是通過彈簧來實(shí)現(xiàn)的，故將彈簧的剛度設(shè)計(jì)為變量即可得到液壓力對支架性能的影響。圖3為立柱傾角為零度時(shí)頂粱前端點(diǎn)的水平位移隨彈簧剛度的變化曲線圖。

　　圖3頂梁前端點(diǎn)的水平位移隨彈簧剛度變化的曲線圖

　　由圖3中可看出，頂梁前端點(diǎn)的水平位移隨彈簧剛度的增大是逐漸減小的，與實(shí)際是相符的。在曲線中有兩個轉(zhuǎn)折點(diǎn)，下降速率隨著彈簧剛度的增大降低。

　　圖4頂梁前端點(diǎn)的垂直位移隨彈簧剛度的變化曲線圖。

　　圖4為立柱傾角為零度時(shí)頂梁前端點(diǎn)的垂直位移隨彈簧剛度的變化曲線圖

　　由圖4中看出。對于立柱傾角為零度的液壓支架，當(dāng)彈簧剛度小于一定值時(shí)頂梁前端點(diǎn)的垂直位移不隨彈簧剛度的增大而變化，只有當(dāng)彈簧剛度大于一定值時(shí)頂梁前端點(diǎn)的垂直位移隨彈簧剛度的增大而增大。

　　3.2頂粱位移與頂板壓力的關(guān)系

　　在此模型中頂板壓力簡化為集中力將該集中力設(shè)為變量，即可進(jìn)行參數(shù)化設(shè)計(jì)。圖5為立柱傾角為零度時(shí)頂梁前端點(diǎn)的水平位移隨頂板壓力的變化曲線圖。

　　圖5頂粱前端點(diǎn)的水平位移隨頂板壓力的變化曲線圖

　　由圖5中可看出顧梁前端點(diǎn)的水平位移隨頂板壓力的增大而增大。其增大趨勢是減小的。

　　4結(jié)論

　　由于薄煤層對支架要求的特殊性，通過ADAMS對支架進(jìn)行參數(shù)化分析，在對支架個機(jī)構(gòu)簡化的基礎(chǔ)上，分析了頂板壓力及立柱支撐力對頂梁位移的影響，由圖形的走向可看出這種基于虛擬樣機(jī)技術(shù)的液壓支架的參數(shù)化的分析是可行的。