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1、中国新技术新产品2010NO.5China New Technologies and Products中国新技术新产品工 业 技 术基于 PROE 和 ADMAS 的薄煤层液压支架建模与仿真韩文东（辽北技师学院， 辽宁 调兵山 112700 ）虚拟样机技术（Virtual Prototyping VP ） 又称系统动态仿真技术，是20世纪 80 年代随着计算机技术的发展而迅速起来的计算机辅助工程 （CAE-Computer Aided Engineering ） 技术。 它以机械系统运动学、动力学和控制学理论为核心， 借助于成熟的三维计算图形技术， 图形的用户界面技术、 信息技术、 集成技术等
2、。将分散的产品设计开发和分析过程集成在一起。液压支架是综采设备的主要设备之一， 薄煤层液压支架在开采过程中由于煤层的特殊性， 要求有更大的伸缩比， 因此关键技术之一就是需要有合理的四连杆机构的设计，设计参数向高工作阻力， 大中心距发展， 结构件材料越来越多的采用高强度钢材；无论薄煤层液压支架还是其他类型的液压支架另一个关键的技术就是控制系统， 先进的控制系统， 会使液压支架的动作自动连续进行， 移架速度大大提高。本文以 ZY5200/8/18D 型薄煤层液压支架为例， 在三维软件Pro/E中建立起液压支架的三维实体模型， 使用虚拟样机技术 （采用多体系统动力学分析软件 ADAMS ） 建立液压
3、支架的虚拟样机系统。1 薄煤层液压支架的建模图1 液压支架三维实体模型2 实体模型导入进行三维实体建模之后, 然后采用标准文件转换协议, 在 ADAMS 中创建虚拟样机主模型,把每一个零件的 IGES 文件读入到虚拟环境中,进行装配,定义运动副和边界条件。 以上工作完成之后,就可以根据研究工作的具体需要选取不同的分析参数和边界条件来研究液压支架的受力和运动学、 动力学问题。图2 导入实体模型3 仿真分析通过对模型的仿真分析，它能实现预期的运动， 在此基础上就可进行参数化设计。3.1 顶梁位移与立柱支撑力的关系立柱的液压力是通过弹簧来实现的，故将弹簧的刚度设计为变量即可得到液压力对支架性能的影响
4、。 图3为立柱倾角为零度时顶梁前端点的水平位移随弹簧刚度的变化曲线图。由图 3 中可看出，顶梁前端点的水平位移随弹簧刚度的增大是逐渐减小的， 与实际是相符的。在曲线中有两个转折点，下降速率随着弹簧刚度的增大降低。图4 顶梁前端点的垂直位移随弹簧刚度的变化曲线图由图 4 中看出，对于立柱倾角为零度的液压支架，当弹簧刚度小于一定值时顶梁前端点的垂直位移不随弹簧刚度的增大而变化， 只有当弹簧刚度大于一定值时顶梁前端点的垂直位移随弹簧刚度的增大而增大。3.2 顶梁位移与顶板压力的关系在此模型中顶板压力简化为集中力,将该集中力设为变量,即可进行参数化设计。 图5为立柱倾角为零度时顶梁前端点的水平位移随顶
5、板压力的变化曲线图。由图 5中可看出,顶梁前端点的水平位移随顶板压力的增大而增大, 其增大趋势是减小的。4 结论由于薄煤层对支架要求的特殊性， 通过 ADAMS 对支架进行参数化分析，在对支架个机构简化的基础上，分析了顶板压力及立柱支撑力对顶梁位移的影响，由图形的走向可看出这种基于虚拟样机技术的液压支架的参数化的分析是可行的。参考文献1温建民,于广滨， 左晓英.Pro/E野火中文版产品设计应用范例 M. 清华大学出版社,2006:122-3052崔凤奎.等.Pro/Engineer机械设计M.机械工业出版社,2004:122-2063黄圣杰， 张益三.实战 Pro/ENGINEER 曲面设计M
6、.中国铁道出版社， 2003： 14-1294 孙江洪，黄小龙，高宏. Pro/ENGIN-EERWILDFIRE/2001 结构分析与运动仿真M.中国铁道出版社， 2004： 45-825 田绪东.Pro/ENGINEER Wildfire 2.0 三维机械设计M.机械工业出版社,2005:10-96徐锦康,周国民,刘极峰.机械设计M.机械工业出版社, 2002:122-1037罗述洁,罗正纲,阮月娥.机械设计基础M.重庆大学出版社,2001:122-918MSC.Software.MSC.ADAMS FSP 基础训练教程M.清华大学出版社,2004:11-19李军,邢俊文,覃文洁.ADAM
7、S 实例教程M,北京理工大学出版社,2002:7-110郑凯,胡仁喜,陈鹿民等.ADAMS 2005机械设计高级应用实例 M. 机械工业出版社, 2006:122-26811王国彪,饶明杰编著.液压支架优化设计与计摘要：本文针对薄煤层液压支架的特点， 对液压支架采用三维软件进行建模， 在通过多体动力学软件进行运动学分析， 为实现参数化设计和虚拟设计提供了新的方式， 节省了设计费用和缩短了设计周期。关键词：PROE； ADMAS； 建模； 仿真； 液压支架图 5 顶梁前端点的水平位移随顶板压力的变化曲线图图 4 为立柱倾角为零度时顶梁前端点的垂直位移随弹簧刚度的变化曲线图图 3 顶梁前端点的水平
8、位移随弹簧刚度的变化曲线图143-中国新技术新产品2010NO.5China New Technologies and Products工 业 技 术中国新技术新产品关于提高县级供电可靠性的措施何 晔（安顺供电局平坝电力公司， 贵州 安顺 561100 ）1 提高县级供电可靠性的技术措施1.1 积极开展电网供电可靠性规划。 按照不同的可靠性目标， 提出合理的年度分解指标， 响应科学的制定从电网建设、 管理、 技术等方面，提高供电可靠性的具体措施。1.2 开展配电线路自动化建设。 使配电网能实现将故障区段隔离、 诊断及恢复、 网络的过负荷监测、实时调整和变更电网运行方式和负荷的转移等来减少停电频
9、率。1.3 加强线路绝缘建设，提高供电可靠性。提高线路的绝缘，对供电可靠性的提高有着明显的作用。 利用电力电缆供电容量大、 占路径小、 故障率低的特点， 加大铺设电缆条数， 对新建的线路尽可能使用电缆。对因地理因素而不足条件的线路，建议将裸导线更换为绝缘导线， 以提高抵御自然灾害的能力。1.4 加强配网维护与巡查工作， 特别是多用户、 常发故障的线路， 发现缺陷及时处理， 提高设备完好水平。1.5 依靠科技进步， 提高运行检修能力。推广状态检修， 通过在线监测、 红外测温等科学手段， 按实际需要进行停电检修。 在保证安全的情况下开展带电作业的研究，减少设备停电时间。1.6 采用免维护或少维护设
10、备， 延长设备检修周期。减少设备的检修以及响应线路设备的停电时间。2 提高供电可靠性的组织措施2.1 分解指标， 找出影响供电可靠率的直接原因。 编制可靠性指标的滚动计划， 对可靠性指标进行超前控制。2.2 加强计划和临时停电的管理。 尽量缩短停电时间， 加强协调配合及进行其他改革。 统筹安排计划停电， 使输、 变、 配电施工一条龙同时进行；利用事故处理的机会进行预接开关或其他设备的检修工作； 一次停电多方维护。2.3 制定具体的供电可靠性管理及考核方法。 完善事故处理等相关制度， 使供电可靠性管理工作日趋完善， 尽量减少停电时间， 提高供电可靠性。2.4 加强对基础资料的收集和整理。 对基础
11、资料的完善有助于准确统计供电可靠率，从而找出影响供电可靠性的主要原因而及时改善。2.5 开展停电综合检修管理， 加强供电部门与用户之间的配合联系。 注意抓好宣传工作， 减少重复停电及破坏性停电。2.6 完善预防事故、 做好事故后的抢修工作方案和机制。3 提高县级供电可靠性的几种方法提高供电可靠性的方法较多， 目前， 主要有以下几种方法31 加强电网改造， 优化供电网络县级电网规划应确定合理的、且符合本地特点的电网网架。 重要的35kV变电站应有双回电源进线，尽量避免采用单电源辐射型线路供电。 中压配电网应做好负荷预测， 确保有一定容量裕度， 接线方式应灵活， 以满足用电负荷增长和转移的需要。
12、县城配电网重要用户较多， 主干线应采用 “手拉手” 环网供电方式， 在检修或故障时能灵活转供电；分支线路可以采用电缆线路， 并通过环网柜形成小分支 “手拉手” 环网向用户供电， 形成网格式的供电结构， 进一步提高供电可靠性。32 用先进设备， 实现配电网自动化改造配电网，尽量采用先进的免维护或少维护设备， 虽然一次性投资加大， 但设备自身的故障率降低， 设备检修周期得以延长， 同时先进设备的推广应用也易于实现配电网自动化。配电网自动化能对负荷进行有效监测，实时调整和变更电网运行方式，及时转移负荷以减少停电次数。还可以对设备实时监控， 及时消除缺陷， 即使故障发生， 也能自动将故障段隔离， 而非
13、故障段仍继续运行， 缩小故障停电范围， 从而大大提高配电网供电可靠性。33 从人员素质入手， 加强人员管理无论电网多么坚强， 设备多么先进， 最终离不开人的操控。 在供电可靠性管理的各个环节，都需要人的参与， 如管理制度的制定， 管理措施的执行， 电网规划的建设， 停电计划、 检修施工及可靠性分析管理等，自始至终人是具有决定性的执行者。因此， 人员素质不可忽视。随着科技的发展， 电力设备的科技含量不断提高， 对人员素质也提出了更高的要求。 然而， 县供电企业供电可靠性管理起步较晚， 人员素质参差不齐，因此， 必须从人员的培训力度、 培训方式、 培训内容等着手，不断提高人员的业务素质和思想素质，
14、使参与供电可靠性管理的人员都能胜任其工作。3.4 人工老化、 筛选方法采用 “人工” 老化的方法来进行筛选。设备元件的故障率随时间变化分为三个时期： 早期、偶然期、 损耗期。3.4.1 早期故障较高，但随时间的增加， 故障率迅速降低。在这段时间内发生故障的原因是由于设计、 原料和制造工艺中缺陷而引起的。3.4.2 偶然期故障比较稳定，可视为常数，而且数值较低。在运行中应以加强维护延长这段时期的时间。3.4.3 损耗期故障率上升， 这是因为机械和电气磨损以及绝缘的老化所引起。在这段时期中大部分元件要开始失效。 “老化筛选” 方法就是结束 “早期” ， 延长 “偶然期” ，“损耗期” 及时更换来提
15、高供电可靠性。该方法主要对于不可修复元件。35 重视施工和检修质量， 降低故障率施工和检修质量是供电可靠性管理中的重要环节， 必须严格把关。 提高施工和检修质量可有效减少故障率。 尤其是在污染严重的地区， 配电网中绝缘子的防污、各类金具的防腐工作都应引起重视， 否则， 在雷雨季节就会因污闪引起频繁跳闸。 而大量严重锈蚀金具的更换， 工作任务繁重， 难免造成重复停电。 同时应积极探索设备状态检修， 利用各种测试手段 （包括常规监测和在线监测 ） 、数据统计和在线诊断等技术， 对运行中电力设备的实际状态、变化趋势和规律进行科学预测和评估，做出是否需要进行检修的决定。这样会比以往的定期计划检修更具有
16、科学性， 不但可以提高供电可靠性， 而且有显著的经济效益。3.6 配网可靠性的管理3.6.1 人的管理随着科技的发展，配电网络的科学含量不断的提高， 这将对人员的素质提出更高的要求。要不断提高人员的业务素质和思想素质，才能胜任其工作岗位。3.6.2 停电管理停电模式： 目前， 我们的停电方式主要有三种。 第一种为计划停电， 根据月生产计划工作需要， 在月底向调度申请下个月的停电计划； 第二种为临时停电， 主要是处理故障， 临时向调度申请停电 （时间一般在 12 小时 ） ； 第三种停电为夜间停电， 对工作量较小， 在安全前提下采用夜间检修工作， 这样虽然不能提高供电可靠性 （现要统计在停电户时
17、数里 ） 。 但可以减少电量的损失， 还可以得到良好的社会效率。3.7 发展带电作业， 提高配网可靠性带电作业就是对高压电气设备及设施进行不停电的作业。发展带电作业是提高供电可靠性重要手段。4 结语提高县级供电可靠性工作是一项系统工程， 需要有一个安全、 可靠的电网作支撑， 需要不断提高电网科技含量及配电自动化水平， 同时需要从组织、管理、技术上采取各种积极有效措施， 才能使供电可靠性日趋提高。参考文献1电力可靠性管理简报Z.101.作者简介：何晔 （1981- ） ， 性别： 女； 籍贯： 贵州安顺； 职称： 助理工程师； 研究方向： 供电可靠性与电压质量。摘要：供电可靠性， 是指供电系统对
18、客户的持续供电映供电系统对客户电能需求供给的满意程度。提高县级供电可靠性， 已经势在必行。本文论述了提高县级供电可靠性的技术措施、 组织措施及方法。关键词：县级供电； 技术措施算机模拟分析M.机械工业出版社,2002.912 （苏 ） 多库金等著,赵宏珠等译.液压支架及其发展M.机械工业出版社,2002.913王树玉等编写.液压支架工M.中国矿业大学出版社,2002.1214王国法等著.液压支架技术M.煤炭工业出版社,2003.1015赵宏珠执笔.液压支架工作阻力M.中国矿业大学出版社,2002.1216王国强, 张进平, 马若丁编.虚拟样机技术及其在 ADAMS 上的实践M.西北工业大学出版社, 2002:39-30作者简介：韩文东， 男， 高级讲师， 毕业于辽宁工程技术大学矿山机械化专业， 工作单位： 辽北技师学院 （铁岭工程技术学校 ） 。144-
