基于虚拟样机的门式启闭机动力学仿真研究.doc

基于虚拟样机的门式启闭机动力学仿真研究门式起重机是水利水电工程中不可缺少的大型设备之一,在水电站用于开启和关闭闸门的门式起重机称为门式启闭机。门式启闭机是典型的非标准设备,不同水电站对门式启闭机的要求都不同,因此每个新建水电站的门式启闭机都需要设计,设计任务繁重;而且随着门式启闭机的起重量和起升高度越来越大,对其动态特性的要求也越来越高,对设计方法和手段提出更高的要求。本文以广西省百龙滩水电站的250吨门式启闭机为研究对象,运用虚拟样机技术对其作业过程中的典型工况进行动力学仿真,探索动态设计理念在大型起重机械上应用的技术路线和实现方法,具有普遍的实用意义和工程应用背景。本文探索了门式启闭机动力学虚拟样机的建模方法。根据刚性体、柔性体和钢丝绳的特点,分别给出了不同的建模方法。启闭机门架作为柔性体从ANSYS软件导入ADAMS;大车系统、小车系统、副起升机构、闸门和吊具等作为刚性体从Pro/E软件导入ADAMS;钢丝绳则用弹簧阻尼器连接节段的圆柱体进行模拟。最终在ADAMS中进行装配,建立了完整的门式启闭机的虚拟样机。根据门式启闭机的作业特征,分析了其动态特性,并运用拉格朗日方程建立了系统的运动微分方程,推导出离地起升、小车运行、大车运行工况在起动和制动时的动载荷。本文对门式启闭机作业时的离地起升、小车运行和大车运行三个典型工况进行了动力学仿真,得到了整机的位移时间历程、动应力、动变形以及各连接件之间的作用力等,较真实地反映了门式启闭机在作业过程中的动态特性。总之,门式启闭机虚拟样机的动力学仿真研究,是先进的设计、分析、仿真技术应用于门式启闭机设计中的初步尝试,为设计高性能门式启闭机提供了有力的工具和实现方法,同时该方法还可以对门式启闭机进行虚拟实验,解决现场因砝码问题难以进行实验的状况。