基于键合图理论的轨道钳升降系统建模与仿真

斜直井齿轮齿条钻机作业时,管柱接箍需要以一定倾斜角度和不同位置进行精确对中,又能相对井架上下运动,传统的液压大钳和铁钻工等管柱上/卸扣装置都不适合于斜直井齿轮齿条钻机。针对这一技术难题,提出了可以沿着钻机井架轨道自由升降的轨道钳系统,设计了该轨道钳系统的升降装置及其液压控制系统。基于键合图理论建立了轨道钳升降系统的数学模型,推导出轨道钳升降系统的动态方程。基于20-sim仿真平台,对轨道钳升降系统进行了动态仿真,验证了所建立的键合图模型的合理性,并分析了系统动态特性产生的原因和影响,可为升降系统的研制和控制提供技术指导。     

基于键合图理论的轨道钳系统建模与仿真

针对斜直井齿轮齿条钻机特殊的管柱上/卸扣作业要求,提出了一种轨道钳作业装置和该装置的液压控制单元。基于键合图理论建立了轨道钳主、背钳夹紧系统和主钳转矩系统的键合图模型,并推导出了每个键合图模型的系统状态方程。基于20-Sim软件建立了轨道钳系统的键合图仿真模型,完成了对轨道钳系统的动态仿真,分析了系统动态特性产生的原因,验证了所建立的轨道钳系统的合理性。研究结果可为轨道钳系统装置的研制提供技术支持和理论指导。     

一种轨道式铁钻工旋扣钳的研制

轨道式铁钻工旋扣钳是一种旋扣工具,其工作原理是能夹持钻杆本体高速旋转,旋转时带动钻杆整体快速旋上或卸开接头螺纹,它和冲扣钳组合在一起构成了井口机械化工具—"轨道式铁钻工"。文中对轨道式铁钻工旋扣钳的结构、工作原理、技术参数、液压控制原理、电气控制系统及运动仿真等作了详尽的阐述。并结合现场的试验情况阐明了旋扣钳的结构参数设计合理,整体性能先进,布局紧凑,整体安装、拆卸及维护都很方便。同时也指出了该设计为油田工作者带来的好处。     

铁钻工旋扣钳的结构设计和运动学分析

针对现有铁钻工旋扣钳在工作时出现的打滑现象,通过机构学分析获得了旋扣钳运动的极限位置,根据现有切径比的理想取值范围,完成了旋扣滚子的优化设计和旋扣马达的选型。在分析旋扣钳结构及工作原理的基础上,对旋扣钳装配模型进行了干涉检查和运动学仿真,运动模拟结果验证了设计的合理性。     

铁钻工冲扣钳壳体轻量化设计

论文以石油钻机井口钻柱冲卸扣和旋扣机械化作业设备—铁钻工冲扣钳壳体为研究对象,根据力学分析计算结果,基于Solidworks三维建模软件对冲扣钳壳体的重要组成板件进行参数化的建模,建立了壳体重要零件的结构优化数学模型,在不改变冲扣钳壳体各零件之间的配合的前提下利用ANSYS Workbench有限元软件对冲扣钳壳体尺寸参数进行了轻量化设计,同时对零件尺寸进行了敏感度分析.通过轻量化设计,在满足工作要求及强度和刚度条件下可将自重相对减小11.2％,减少了材料成本,为铁钻工冲扣钳的设计研制提供了理论依据.     

伸缩臂式铁钻工冲扣钳的设计

冲扣钳作为铁钻工的一部分,是用来完成紧扣和冲扣的动作,与旋扣钳配合能快速地完成钻具上卸扣作业。该文在介绍冲扣钳结构原理的基础上,重点对冲扣钳结构进行了设计,确定了冲扣钳夹紧结构、冲扣结构,以及液压控制系统等关键技术。配套该冲扣钳的铁钻工目前已多套应用于现场,试验表明,该装置结构安全可靠,可实现远程控制,提高了现场作业的安全性。     

动力稳定装置道床耦合系统动态特性理论模拟与试验研究

针对动力稳定装置与轨道复杂的耦合特性,基于键合图理论建立动力稳定装置-轨道耦合系统.为更加贴切动力稳定装置的实际工作状态,对动力稳定装置持续作业期间的自由度问题,轮轨间Hertz非线性接触特性与轮轨接触角度问题以及轮轨间间隙传动问题做出具体分析.并结合键合图理论与Euler梁理论建立动力稳定装置与轨道耦合系统完整的键合图模型.经动力稳定车现场作业试验数据计算机仿真结果在时域与频域上对比分析,验证理论模型的正确性,可以被应用于不同激振频率的动力稳定装置动态特性分析.     

三点直推式铁钻工冲扣钳壳体关键制造技术

铁钻工是一种配套钻井的自动化井口工具,主要用于进行钻杆、钻铤、接头的旋扣和冲扣作业,可替代人力操作,并能有效提高生产效率和安全性。文中探讨的铁钻工冲扣钳结构为三点直推式,适用于大转矩级别的铁钻工,通过对冲扣钳壳体进行过程分析、制定加工工艺流程并完成了生产制造,为三点直推式铁钻工的壳体加工提供了技术支撑。     

仿真直动式溢流阀瞬态响应的键合图法

介绍了用键合图法仿真直动式溢流阀的瞬态响应。将直动式溢流阀接入一个易于反映阀的动态特性的液压系统,绘出系统的键合图。根据键合图推导出系统的状态方程,从而仿真出直动式溢流阀开口瞬时系统的压力和阀芯位移随时间的变化曲线。     

RV减速器的键合图建模与仿真分析

为研究RV减速器系统的弹性特性、齿轮间啮合刚度和阻尼对系统动态特性的影响,需要对系统进行建模和仿真分析.由于采用传统动力学建模存在部分物理过程难以用数学方法表达,状态方程繁琐难以求解等缺点,采用键合图理论建模的方法能够避免这些缺陷,实现系统规则化建模.建立了RV减速器的键合图模型,利用键合图专用软件20-Sim进行仿真分析.仿真结果表明:键合图模型是一种相当优越的数学模型,应用键合图理论对系统进行仿真能较好地反映系统的动态特性,为RV减速器的设计、改进提供一定的理论依据.     

超轻度混合动力传动系统建模和仿真

分析超轻度混合动力汽车及其传动系统,采用键合图理论,建立了超轻度混合动力汽车高速纯无级调速工况下的整车传动系统键合图模型,列出高速挡传动系统的状态方程。建立整车控制仿真模型,制定高速挡控制策略并进行了仿真分析。     

旋挖钻机三角形连接架的有限元分析

在详细分析旋挖钻工况下受力情况的基础上,建立了旋挖钻机的数学模型,并且确定了旋挖状况下的典型工况。利用ANSYS软件对旋挖钻机工作装置支撑机构中的三角形连接架进行了静力学有限元分析,揭示三角形连接架在各种典型位置工况下的最大变形值、最大应力值、危险截面区域以及变形和应力的分布规律,分析结果显示,三角形连接架变形和应力分布规律与实际计算相符,且该结构在强度和刚度设计上都存在一定裕量,为改进支撑机构结构形式和减轻自重提供一定的参考。     

Integrated modeling and simulation of vehicle and human multi-body dynamics for comfort assessment in railway vehicles

An integrated vehicle-biodynamic model is developed in this article by using multi-domain energy domain bond graph model simulation and multi-body simulation software ADAMS VI-Rail. These models are specifically used to evaluate passenger ride comfort in a railway vehicle where vertical and lateral excitations at the wheels arise out of the track irregularities. In the bond graph model, the carbody of the railway vehicle is treated as an Euler-Bernoulli beam and its first five modes are included in the model. Thereafter, a detailed model of the railway vehicle is created in ADAMS VI-Rail. The International Organization for Standardization (ISO) 2631 specification is used to determine the passenger comfort for different travel durations and track irregularities.     

管棚支护台车支臂回转机构液压系统动态特性

文中应用功率键合图,建立了管棚支护台车支臂回转机构液压系统的数学模型,运用数字仿真得出其动态特性,并通过对仿真图线的研究进一步认识系统的特性。     

钻机支腿调平液压系统动特性分析与仿真

说明了基于角度传感器电反馈的钻机支腿调平的过程状态，建立了电液比例方向阀的模型，对四分之一系统做出了动态特性分析，同时推导了活塞对比例阀输入位移和负载力扰动的响应特征，并对钻机电液比例阀进行HCD库仿真，又对钻机液压系统进行AMESim模型搭建与系统优化。     

以ADAMS为平台的旋挖钻机变幅机构变幅油缸举升力仿真分析

介绍旋挖钻机变幅机构的主流结构形式及其工作原理,并借助Pro/E建立变幅机构的三维模型,再导入ADAMS建立动力学仿真模型.在ADAMS虚拟环境中,对变幅机构两组变幅油缸在不同运动顺序下的举升力分别进行仿真,给出两组变幅油缸举升力的仿真曲线,并分析仿真结果,得出对旋挖钻机变幅机构设计具有指导性的一些结论.     

基于键合图的RV减速器动力学仿真

为研究RV减速器系统的弹性特性、齿轮间啮合刚度和阻尼对系统动态特性的影响,需要对系统进行建模和仿真分析。简述了RV减速器的结构、传动特点并对功率流进行分析,基于键合图理论建立RV减速器的动态仿真模型,推导出系统的状态方程,用Matlab进行系统动力学仿真分析,得到输出转速及加速度曲线,较好地反映了系统的动态特性。为RV减速器的设计、改进提供一定的理论依据。仿真结果表明:键合图模型是一种相当优越的数学模型,键合图理论与方法为RV减速器动力学特性的研究提供了一种新方法与途径。     

煤矿用定向钻机制动装置的有限元仿真

定向钻机是煤矿井下水平定向钻进系统的核心设备,制动装置则是定向钻机实现定向钻进的主要功能部件。采用Abaqus软件对制动装置进行了有限元分析,对其工作过程中的应力场进行了数值模拟,并通过物理模拟试验对该仿真结果进行了验证。该仿真分析揭示了制动过程中制动盘的应力场分布规律,为制动装置的结构设计提供了重要依据,物理模拟结果为今后的数值仿真参数选取提供了参考。     

4-DOF混联机器人多能域动力学全解模型及试验

以4-DOF混联机器人为研究对象,分析了混联机器人的运动学,接着基于传统键合图建立了系统驱动部分（电动机和气动部分）键合图模型,基于旋量键合图建立了系统机械本体动力学模型,由于系统的并联部分引入冗余驱动,提出了采用输入力矩优化的方法,增加了1个补充方程,最终得到了该机器人完整的机、电、气耦合的多能域系统动力学全解模型。冗余驱动分支在随动和施加优化得到的力矩（力/位混合控制）两种情况下,借助键合图自动化仿真软件（20-sim）进行多能域动力学仿真;并进行样机的控制试验,将仿真与试验得到的驱动力矩进行对比,验证了所建机器人系统多能域动力学模型的正确性。通过试验可以证明：力/位混合控制时样机运行更加平稳且能有效提高机构的运动精度。     

机车车辆动力性能的动态模拟

对实物试验、计算机仿真和混合模拟为基本形式的动态模拟技术进行分析,并列举各种动态模拟技术在铁路机车车辆研制过程中的应用。提出用滚轮代替钢轨,利用滚轮的上下和左右运动模拟轨道不平顺,采用滚轮差速模拟曲线,从而实现机车车辆运行的动态模拟。根据轨道不平顺的定义,给出线路状态和试验台滚轮的关系,给出机车车辆运行动态模拟试验台的设计方案。对西南交通大学牵引动力国家重点实验室的机车车辆整车滚动振动试验台的结构和功能进行系统介绍。根据机车车辆动力学性能——运动稳定性、运行平稳性和曲线通过性能的台架试验方法,通过台架试验和线路运行的理论分析,得到相应的试验误差,验证了机车车辆台架试验的可行性和合理性。