基于SolidWorks的煤矿综采工作面切口开挖机运动仿真

    0 前言

    目前国内煤矿企业大多采用综合机械化采煤工艺进行煤炭开采。在综采过程中，现有的端头切口开挖方法有：人工打眼放炮落煤、人工攉煤开挖切口、采煤机推入式采掘和钻入式采掘，这些开挖方法不仅延长工作面采掘时间，降低综采面的整体采掘效率，也不利于综采面端头支护的稳定工作。研制一种实用高效的切口开挖设备成为煤矿现代化生产需要解决的一个重要问题。

    本文设计一种综采工作面切口开挖机，运用进行虚拟样机建模，并利用软件自带Motion插件进行运动学和动力学仿真，优化产品设计，缩短研发周期，提高产品设计质量。

    1 概念设计

    根据煤矿综采工作面切口开挖工艺要求，切口开挖机主要性能及工作要求：

    （1）开挖机能够在高度2.5~4.2m范围的开采面工作，且能够沿液压支架上梁横向伸缩，上下摆动；

    （2）开挖机所开挖的切口深度达到1.6m；

    （3）开挖机的安装不能影响其他机械设备的正常运行，不能影响工人的正常工作，切口开挖完成后，设备可以自动抬起贴向液压支架上梁，且长度不能超过上梁掩护长度。

    2 机构运动仿真

    （1）三维建模

    是一款功能强大的机械设计自动化软件，能够进行运动仿真，受力分析，碰撞分析，模拟产品运动等。切口开挖机属于一种小型矿采设备，结构复杂，考虑到软件运动仿真运算的复杂性，为了减少仿真时间，提高仿真精度，根据切口开挖机工作情况及受力特点，在建模过程中简化一些结构。

    根据切口开挖机的作业原理，设备分为以下几种部件：液压冲击破碎锤、破碎锤油缸、前摆臂、前摆动油缸、后摆臂、后摆动油缸、回转油缸和横向滑动组件。

    运用对设备各部分进行三维实体造型，并根据工作状况合理利用配合命令进行装配。加载中无缝链接的Motion插件，部件间的装配约束直接映射为中的机构约束。煤矿综采工作面切口开挖机三维装配模型，如图1所示。

图1 煤矿综采工作面切口开挖机三维装配模型

1. 液压冲击破碎锤 2. 破碎锤油缸 3. 前摆臂 4. 前摆动油缸 5. 后摆臂 6. 回转油缸 7. 后摆动油缸 8. 横向滑动组件

    ① 干涉检测