[发明专利]一种纵轴式掘进机虚拟样机截割头载荷计算及加载方法

摘要

一种纵轴式掘进机虚拟样机截割头载荷计算及加载方法，属于采掘设备虚拟样机技术领域；包括获取煤岩赋存条件；获取截割头的自转角速度，计算截割头截割转速；获取悬臂的摆动角速度，计算截齿的横向摆动速度；计算截齿的截割阻力、牵引阻力以及侧向阻力；将截齿的截割阻力、牵引阻力以及侧向阻力进行正交分解，将各截齿受力转化到截割头质心处，得到截割头所受三向力及三向力矩；通过ADAMS将载荷施加于截割头质心处；本发明只需更改煤岩赋存条件即可完成不同工况下截割头载荷的施加，简化了载荷施加流程，提高工作效率；考虑了悬臂摆速和截割头转速的时变性，计算结果准确；能够发现掘进机设计中存在的不足，找出掘进机零部件中的薄弱环节。

主权项

1.一种纵轴式掘进机虚拟样机截割头载荷计算及加载方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：获取煤岩赋存条件，并储存于静态存储区中；步骤2：通过ADAMS提供的函数接口获取截割头的自转角速度，并计算截割头截割转速；步骤3：通过ADAMS提供的函数接口获取悬臂的摆动角速度，并计算截齿的横向摆动速度；步骤4：依据镐齿破煤理论，利用煤岩赋存条件、截割头截割转速、截齿的横向摆动速度以及截齿的设计参数计算截齿的截割阻力、牵引阻力和侧向阻力；步骤5：将截齿的截割阻力、牵引阻力和侧向阻力进行正交分解，并依据力的平移定理将各截齿受力转化到截割头质心处，得到截割头所受三向力及三向力矩即载荷；上述截割头所受三向力及三向力矩计算过程依据ADAMS二次开发的规则，采用C语言编写实现，并编译为动态链接库文件；所述截割头载荷在ADAMS中采用GForce来描述，并运用adams_c_Gfosub函数实现；步骤6：通过ADAMS将载荷施加于截割头质心处，具体过程为：运行ADAMS掘进机虚拟样机，ADAMS加载所述动态链接库文件，并将截割头、悬臂以及各回转中心的标记点的ID传递给adams_c_Gfosub函数，函数执行完成后，ADAMS将函数当前的计算结果作为GForce所包含的三向力和三向力矩的值参与到虚拟样机仿真计算当中，实现载荷在截割头质心处的加载；当掘进机受到煤岩新的载荷作用后，其运动状态会发生改变，由于ADAMS本身及所调用程序的属性，其对掘进机载荷的计算是一个实时计算的过程，因此开发程序会重新计算载荷，如此循环，实现掘进机与煤壁的双向耦合。