基于ADAMS的鉆桿夾持機械手的動力學仿真.pdf

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1、2013年7月機床與液壓Ju1．2013第4l卷第13期MACHINETOOL＆HYDRAULICSVo1．41No．13sDOI：10．3969／j．issn．1001—3881．2013．13．040基于ADAMS的鉆桿夾持機械手的動力學仿真萬曉鵬，沙永柏，趙曉影(1．吉林大學機械科學與工程學院，吉林長春130025；2．長春職業(yè)技術學院信息分院，吉林長春130000)摘要：大陸深層超深層鉆探需要可靠的鉆桿自動排放系統(tǒng)，尤其對其中的鉆桿夾持機械手有較高的要求。針對上述要求，采用CATIA建模，然后通過中間軟件將模型導人到產品虛擬仿真軟件ADMAS中進行動力學仿真，將仿真所得數(shù)據(jù)

2、與理論數(shù)據(jù)進行對比，以便及時發(fā)現(xiàn)和解決問題，縮短設計的周期。關鍵詞：深層超深層鉆探；夾持機械手；CATIA；ADAMS；動力學仿真中圖分類號：THll3文獻標識碼：B文章編號：1001—3881(2013)13—142-2DynamicSimulationforClampingManipulatorBasedonADAMSWANXiaopeng，SHAYongbai，ZHAOXiaoying(1．CollegeofMechanicalScienceandEngineering，JilinUniversity，ChangchunJilin130025，China；2．Schoolof

3、Information，ChangchunVocationalTechnicalCollege，ChangchunJilin130000，China)Abstract：Thedeepwelldrillingandthesuperdeepwelldrillingneedacredibleautomaticarrangingdrillpipesystem，especiallyhavehigherrequirementstodrillpipeclampingmanipulator．CATIAwasusedtomodel，andthenitwasledintoADAMSfordynamic

4、simulation．Comparingthesimulationdatawiththetheoreticaldata，correlativeproblemswerediscoveredandsolved．Sothedesigncy—cleCalbeshoflened．Keywords：Deepwelldrillingandsuperde印welldriling；Clampingmanipulator；CATIA；ADAMS；Dynamicsimulation隨著近年來人們對地球內部研究的深入，陸地深井超深井鉆探技術愈發(fā)受到重視。深井超深井鉆探技術需要先進的裝備作保證，而鉆桿自動排

5、放系統(tǒng)無疑是其中非常重要的一環(huán)。鉆桿自動排放系統(tǒng)的鉆桿夾持機械手由于直接和鉆桿相接觸，而且作業(yè)環(huán)境一般比較惡劣，所以夾持機械手的可靠性對整個系統(tǒng)能否安全順利地作業(yè)至關重要。作者采用三維CAD建模軟件CATIA進行鉆桿夾持機械手的虛擬建模，然后將模型導人到專業(yè)虛擬仿真軟件ADAMS中進行動力學仿真，觀察各個參數(shù)的變化，將得到的數(shù)據(jù)與理論數(shù)據(jù)對比，進而分析結構的合理性。1夾持機械手的工作原理該鉆桿夾持機械手主要由液壓缸、滑塊、連桿、手指等組成，如圖1所示?。液壓缸收縮通過滑塊帶圖1夾持機械手的受力簡圖動左右兩個連桿擺動，進而帶動兩個手指繞鉸點O，2夾持機械手的驅動力分析O：轉動，即實現(xiàn)

6、手爪的張合。當夾緊立根時，夾持機械手的受力如圖1所示。該機械爪用來夾持立根，夾持的質量大，并且完驅動力P通過滑塊傳遞給兩個連桿的分力：全是靠立根與手爪之間的摩擦力來提升立根，故所需的夾持力很大，通過相關計算可得到所需的夾持力大P2=丟(1)約為N：5．73kN。下面通過對比動力學分析所得的數(shù)式中：P。，尸2為驅動力傳遞給連桿的分力。據(jù)和理論計算所得數(shù)據(jù)，來檢測該結構能否達到所需分別對固定鉸點0，0取矩可求出P，P2。又夾持力的要求。由于結構左右對稱，現(xiàn)以對點0取矩為例，可得：收稿日期：2012—06—07基金項目：國家國土資源部基金項目(SinoProbe一09)作者簡介：萬曉鵬(

7、1987一)，男，碩士研究生，研究方向為流體傳動。E—mail：ligederiyue@qq．com。萬曉鵬等：基于ADAMS的鉆桿夾持機械手的動力學仿真·143·日、r’、然后測量彈簧力隨時間的變化情況，同樣將其轉，一換為ADAMS／PostProcessor的曲線圖，如圖5所示。)，整理可得：通過StatisticsToolbar，可以得到彈簧的最小力為，一5．86kN，即機械爪的最大夾持力為5．86kN。最后根據(jù)公式(3)建立測量函數(shù)，觀察公式桿時取5。，60。