WU Jin-mei, ZHENG Shu-juan

（華北水利水電學(xué)院，鄭州 450011）

0 引言

門式啟閉機(jī)是水電站用門式起重機(jī)，主要用于進(jìn)水口檢修門、溢洪道檢修門、攔污柵的啟閉及污物清理、弧門啟閉機(jī)的安裝與檢修，因此對其進(jìn)行運(yùn)動過程中的運(yùn)動特性分析是非常必要的。

1 門機(jī)的幾何模型

本課題是以2×800KN雙向門式啟閉機(jī)為研究對象的。門機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，因此在此我們采用了簡化建模。簡化后的模型包括門腿、中部橫梁、主梁。首先在Pro/E中進(jìn)行建模，分為門腿部分、上部主梁部分、上部橫梁部分。最終完成門機(jī)的建模如圖1所示。

圖1 裝配完成的門式啟閉機(jī)

2 仿真分析結(jié)果

在門機(jī)上加小車時，在門機(jī)上畫出一個能代替小車的立方體，可以起到在其上施加載荷和賦予初速度的作用。

在進(jìn)行動態(tài)運(yùn)動分析是分兩種情況，一種是小車固定，大車運(yùn)行，另一種是大車固定，小車運(yùn)動。而且在每一種情況下又分為小車或大車分別位于啟動、勻速運(yùn)動和制動三種工況，一共是六種工況。通過仿真得到各個工況下的橫梁、門腿、主梁質(zhì)心沿Z軸方向的速度與時間的變化情況，可了解各個組成構(gòu)件的運(yùn)動穩(wěn)定情況。運(yùn)動仿真結(jié)果如下：

工況一：大車固定，小車啟動。小車輸入加速度為150 mm/s2。橫梁、門腿、主梁質(zhì)心沿Z軸方向的速度與時間的變化情況如圖2所示。

圖2 橫梁、門腿、主梁沿Z軸方向的速度

工況二：大車固定，小車進(jìn)行速度為1365 mm/s的勻速運(yùn)動。

圖3 橫梁、門腿、主梁沿Z方向的速度

工況三：大車固定，小車以一個初始速度開始勻減速，加速度為150 mm/s2。

圖4 橫梁、門腿、主梁沿Z方向的速度

工況四：大車帶動小車起動，做勻加速直線運(yùn)動，并設(shè)置其加速度為0.2 m/s2。

圖5 橫梁、門腿、主梁沿Z方向的速度

工況五：門機(jī)帶動小車做勻速運(yùn)動，速度為2 m/s。

圖6 橫梁質(zhì)心沿Z方向的加速度

圖7 門腿質(zhì)心沿Z方向的速度

工況六：門機(jī)帶動小車以初速度2 m/s，加速度為0.2 m/s2做勻減速運(yùn)動。

圖8 橫梁、門腿、主梁沿X方向的速度

3 各種工況比較

門機(jī)在運(yùn)行過程中各個部分的速度、加速度的微小變化不能忽略不計(jì)，有時會影響運(yùn)行精度，而且如果震顫嚴(yán)重的話會引起較大的慣性力，因?yàn)榭赡軙鸬跷锏牡袈溥@樣是很不安全的。因此減小速度、加速度的波動范圍是很有必要的。

1）比較工況1與工況2與工況3：從截圖中可以看出機(jī)構(gòu)處于工況2時勻速狀態(tài)時，速度、加速度的隨時間變化情況比工況1，3時簡單。而且震動多是在Z軸的單方向變化的，因此可以避免各組成部分的的脈動。

2）比較工況4與工況5與工況6：從截圖上可以看出各組成部分的速度、加速度在Z方向的變化在工況5時比工況4、6時的幅度小。而且工況5時各個組成部分的速度、加速度在運(yùn)動的開始時間內(nèi)有復(fù)雜變化，之后就趨于很平穩(wěn)的狀態(tài)。顯然是勻速時變化時速度、加速度更快達(dá)到平穩(wěn)，且變化幅度更小。

4 結(jié)論

由以上的各個分析可得到如下結(jié)論：不論是小車的運(yùn)動還是行走機(jī)構(gòu)的運(yùn)動，當(dāng)它們處于勻速時，機(jī)構(gòu)各個組成部分的穩(wěn)定性均比它們處于勻加速、勻減速時好，因此在門機(jī)運(yùn)行過程中要盡量加長勻速運(yùn)動的時間來減小各個部分的運(yùn)動波動。同時在門機(jī)運(yùn)動過程中要盡量減小運(yùn)動速度來提高運(yùn)動的平穩(wěn)性。

本文得到門機(jī)各個部分的質(zhì)心在各種運(yùn)動狀態(tài)時的各種參數(shù)，可以為門機(jī)的設(shè)計(jì)與使用提供一定的參考，有助于縮短門機(jī)研制周期，降低研制經(jīng)費(fèi)。

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