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牵引机是张力架线施工中的重要工程机械,利用牵引机进行高压输电线路敷设可以大幅度提高施工效率,节省人力物力,保证施工质量。但牵引机复杂的结构和恶劣的工作环境给设计和物理样机试验造成了很大的困难。本文在查阅大量国内外关于动力学及运动学仿真研究资料的基础上,以液压自行驶式牵引机为研究对象,率先将机械系统动力学仿真分析技术运用到牵引机的开发中来,建立了牵引机的数字样机;对牵引机的主要工作部件进行了动力学和运动学的仿真分析;探讨了牵引工作过程中钢丝绳及电缆等柔性体建模和动力学仿真的研究方法,仿真结果成功地应用于设计工程实际。主要研究内容如下:
结合山东送变电工程公司的施工需求,分析了牵引机的工作特点,提出了利用虚拟样机技术对其主要工作部件动力学及运动学特性进行仿真分析的研究思路。在牵引机零部件SolidEdge三维模型的基础上进行装配建模,建立了牵引机整机的实体模型,并将牵引卷筒及牵引机钢丝绳卷绕机构等主要工作机构的模型利用SolidEdge与ADAMS仿真软件的数据接口导入到仿真环境中。
在仿真软件ADAMS中添加约束、负载及运动驱动,建立起牵引机构的虚拟样机,并对牵引卷筒、收线装置、绳索等主要工作装置进行动力学和运动学的仿真分析。仿真得到了牵引工作装置中危险点处的受力情况并对卷简机构中支撑连杆的设计提出了改进意见。仿真还得出了钢丝绳卷绕装置的排线架直线速度与收线卷筒转速之间的关系,其结果与理论要求的结果基本一致。
应用仿真软件中提供的球铰约束和轴套力(Bushing)工具,结合有限元的分析思想,将绳索分成若干刚性微段,建立了牵引钢丝绳等柔性体虚拟样机模型,对绳索-滑车系统进行了多体动力学仿真研究,试验性的模拟了牵引过程中牵引板通过放线滑车时受到的冲击现象,经施工现场数据对比分析,基本符合施工现场的工程规律,为进一步研究牵引施工过程提供了重要参考方法。