基于adams的虛擬樣機技術(shù)在抽油機上的應用

基于adams的虛擬樣機技術(shù)在抽油機上的應用

0總結(jié)1原油虛擬原型模型的構(gòu)建1.1虛擬樣機技術(shù)傳統(tǒng)設(shè)計從概念設(shè)計、結(jié)構(gòu)設(shè)計、樣品測試到樣品測試的重復設(shè)計過程（圖1）。通過使用現(xiàn)代虛擬原型軟件，我們可以根據(jù)計算機上的不同場景分析相應的物理原型運動和動力學特征，直到得到令人滿意的優(yōu)化方案。與傳統(tǒng)的設(shè)計相比，節(jié)省了人力和財力，加快了項目流程。因此，該技術(shù)可以在挖掘機的設(shè)計過程中使用。采用UG建立三維模型轉(zhuǎn)換格式后導入ADAMS軟件,建立整機模型。2生長管理方向由于曲柄轉(zhuǎn)角30(°)/s運動,所以和時間是線性關(guān)系(圖4);抽油機在一個沖程中,懸點的速度和加速度不僅大小在發(fā)生變化,而且方向也在不斷變化。上沖程前半個沖程為加速運動,加速度方向向下;后半個沖程為減速運動,加速度方向向上。下沖程前半個沖程為加速運動,加速度方向向下;后半個沖程為減速運動,加速度方向向上。其最大速度發(fā)生在上、下沖程的中點,在上、下死點處速度為0;其最大加速度發(fā)生在上、下死點處,在上、下沖程的中點加速度基本上為0(圖5),并且在開始時間發(fā)生了振動。3油擠出模型的構(gòu)建和懸點參數(shù)的計算3.1氣動學模擬仿真建立抽油機結(jié)構(gòu)簡圖如圖6所示,游梁角為θ,減速器轉(zhuǎn)速ω,游梁前、后臂分別為b、a,傳動角為λ,為J和鉛垂線的夾角,為曲柄r和鉛垂線夾角游梁式抽油機懸點位移、速度、加速度等是抽油機設(shè)計和力學分析中的重要參數(shù),對其運動分析的目的是建立其運動學分析方程,計算得出減速器曲柄軸在任意角度懸點位移、速度、加速度等,以及它們隨曲柄軸變化的曲線。但在設(shè)計過程中,設(shè)計人員往往以經(jīng)驗為主,并無規(guī)律可循。為此,作者以新疆某機床廠生產(chǎn)的某種型號抽油機為依托,利用ADAMS軟件對其虛擬樣機進行運動學模擬仿真,得到懸點參數(shù),并在理論上對其運動規(guī)律加以驗證。虛擬樣機技術(shù)又稱為機械系統(tǒng)動態(tài)仿真技術(shù),是20世紀80年代隨著計算機技術(shù)發(fā)展而迅速發(fā)展起來的一項計算機輔助工程(CAE)技術(shù)。ADAMS軟件可以使用交互式圖形環(huán)境和零件庫、約束庫、力庫,創(chuàng)建完全參數(shù)化的機械系統(tǒng)幾何模型,其求解器采用多剛體系統(tǒng)動力學理論中的拉格郎日方程方法,建立系統(tǒng)動力學方程,對虛擬機械系統(tǒng)進行靜力學、運動學和動力學分析,輸出位移、速度、加速度和反作用力曲線?？捎糜陬A測機械系統(tǒng)的性能、運動范圍、碰撞檢測、峰值載荷以及計算有限元的輸入載荷等。1.2游梁擺角仿真問題簡述:懸點最大載荷100kN,電動機轉(zhuǎn)速ω=30(°)/s,驢頭回轉(zhuǎn)半徑3m,油梁前臂2.29m,后臂1.538m。仿真時間兩個周期24s。添加約束:游梁和驢頭,游梁吊臂之間設(shè)為固定副約束;游梁和橫梁,曲柄和減速器之間設(shè)為旋轉(zhuǎn)副;連桿橫梁、連桿曲柄之間用球面副約束。所以因此對于任何時間游梁擺角變化為其中θmin為曲柄、連桿極位時的角度:為一常數(shù)。由于懸點圍繞O′旋轉(zhuǎn),前后臂角位移相等,故任意時刻位移S=bθ=b(θ-θmin),結(jié)合上公式可以看出懸點位移只是的函數(shù)。3.2計算懸點速度的方法將式(4)求導得即為游梁擺角公式,由于游梁繞點O′旋轉(zhuǎn),前后臂角速度相等,所以可由上公式推導游梁任何一點包括懸點的速度:3.3電機主軸轉(zhuǎn)速的解同理式(11)對時間t求導可得結(jié)合式(6)、(11)、(12),由于H、I、K、rG、L、a、b是恒定值,J是的函數(shù),θ是的函數(shù),只要給出電動機主軸轉(zhuǎn)速ω,就可以求得任意時刻懸點位移、速度、加速度。經(jīng)驗證,當θ處于極位,此時曲柄連桿重合,可求得各角度參數(shù),結(jié)合各長度參數(shù)由公式(11)(12)可求得懸點速度最小,加速度最大。4定性的證明。自然條件規(guī)通過虛擬樣機技術(shù)在抽油機上應用,得到了其運動過程中的參數(shù);并在理論上給出了定性的證明;有助于了解