径向活塞式液压卡盘动态特性仿真与试验

卡盘是煤矿坑道钻机重要部件,卡盘的性能直接影响钻进的效率和质量。针对胶筒液压卡盘存在的问题,研究一种新型径向活塞式液压卡盘,通过分析径向活塞卡盘夹紧和松开系统的结构与工作原理,运用变质量液压学原理和动力学理论建立其运动过程的数学模型,并在AMESim环境下,进行了卡盘液压控制与机械系统的动力学协同仿真。在所建立的多机耦合模型基础上,详细分析了夹紧系统的响应和夹紧力特性,并搭建测试试验台进行了试验验证。研究结果表明:径向卡盘关键部件碟簧对系统特性的影响较大,通过优化碟簧性能参数,径向卡盘夹紧时间为0.325 s,松开时间为0.275 s,与胶筒卡盘夹紧时间0.325 s相当,与松开时间0.300 s接近,可与在用的胶筒卡盘互换,满足钻机功能需求,仿真结果与试验结果一致表明径向卡盘模型准确可信,为新型径向活塞卡盘系列化设计及改进提供了理论依据。

不同碟簧厚度液压卡盘径向卡紧响应特性

为了提高模锻生产线上工件卡紧效果,设计了一种3活塞液压径向卡盘。从径向卡盘控制原理层面出发,根据变质量液压原理和运动学理论构建夹紧模型,利用径向卡盘测试台对模型进行了准确性验证,并根据卡紧性能验证结果完成了卡盘设计结构优化。仿真和实验结果表明:3.2 mm碟簧下卡紧与松开的响应时间依次为0.33 s与0.35 s。液压系统的泄漏导致仿真结果出现小幅偏差,但总体上获得了与仿真响应时间相近的测试结果。2.4 mm碟簧下卡紧与松开的响应时间依次为0.325 s与0.301 s。仿真时间0.321 s,测试时间为0.326 s;经过改进处理后,改进径向卡紧时间达到了与卡盘相近程度,能够达到现场使用要求。实际测试跟仿真曲线达到良好的吻合状态,获得了同样的反应时间。研究结果为优化卡盘结构设计提供有益指导。