虛擬樣機技術(shù)(Virtual Prototyping VP)又稱系統(tǒng)動態(tài)仿真技術(shù)，是20世紀80年代隨著計算機技術(shù)的發(fā)展而迅速起來的計算機輔助工程(CAE-Computer Aided Engineering)技術(shù)。它以機械系統(tǒng)運動學(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構(gòu)的設(shè)計，設(shè)計參數(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)，先進的控制系統(tǒng)，會使液壓支架的動作自動連續(xù)進行.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體模型，使用虛擬樣機技術(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系統(tǒng)。

　　1薄煤層液壓支架的建模

　　圖1液壓支架三維實體模型

　　2實體模型導(dǎo)入

　　進行三維實體建模之后，然后采用標準文件轉(zhuǎn)換協(xié)議，在ADAMS中創(chuàng)建虛擬樣機主模型把每—個零件的IGES文件讀人到虛擬環(huán)境中進行裝配定義運動副和邊界條件。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動學(xué)、動力學(xué)問題。

　　圖2導(dǎo)入實體模型

　　3仿真分析

　　通過對模型的仿真分析，它能實現(xiàn)預(yù)期的運動，在此基礎(chǔ)上就可進行參數(shù)化設(shè)計。

　　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現(xiàn)的，故將彈簧的剛度設(shè)計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頂粱前端點的水平位移隨彈簧剛度的變化曲線圖。

　　圖3頂梁前端點的水平位移隨彈簧剛度變化的曲線圖

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

　　圖4頂梁前端點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頂梁前端點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，當彈簧剛度小于一定值時頂梁前端點的垂直位移不隨彈簧剛度的增大而變化，只有當彈簧剛度大于一定值時頂梁前端點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，即可進行參數(shù)化設(shè)計。圖5為立柱傾角為零度時頂梁前端點的水平位移隨頂板壓力的變化曲線圖。

　　圖5頂粱前端點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對支架進行參數(shù)化分析，在對支架個機構(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技術(shù)的液壓支架的參數(shù)化的分析是可行的。