XV Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2023

Подготовку к проектированию механизированной крепи выполним на основе программного пакета типа Adams. Это связанно с тем, что данный пакет используется для решения задач динамического нагружения конструкций и использует методы линеаризации уравнений динамики.

Изучив данный пакет, было выяснено, что на его основе решаются объёмные задачи, а также известно, что точность результатов вполне приемлема, что тоже не мало важно.

Что же такое пакет Adams?

Adams – это некий программный комплекс, который служит для виртуального моделирования различных непростых механизмов и машин, а также данный комплекс используется для разработки и совершенствования движущихся конструкций.

Что можно сделать при помощи пакета Adams?

При помощи данного пакета можно быстро и легко создать или импортировать из CAD – систем модель изделия, строя её непосредственно. Если выбрать связи узлов и нагрузки модели, а также определить кинематические параметры и запустить расчёт, можно получить данные, которые близки к результатам натурных испытаний системы (только в том случае, если связи и примитивы были выбраны корректно).

Что получает пользователь программного пакета Adams?

• возможность определения параметров машины (в области её работоспособности); все необходимые размеры пространства для её частей и объёмы модели с учётом работы в среде;

• возможность определения нагрузок и характеристик приводов машины по её скорости, ускорению, мощности;

• возможность оптимизации параметров изделия.

Adams - наиболее широко используемый в мире программный инструмент виртуального моделирования машин, механизмов и изделий в сборе.

Программы семейства Adams используются для разработки и совершенствования конструкций фактически всего, что движется – от простых механических и электромеханических устройств до автомобилей и самолетов, железнодорожной техники, космических аппаратов и т.д.

Основой решателя Adams являются системы дифференциальных уравнений, описывающих динамику исследуемого объекта.

Разработчики Adams постоянно прилагают усилия к повышению эффективности математической базы программного пакета. Применение устойчивых методов решения “жестких” систем дифференциальных уравнений должны обеспечивать и обеспечивают получение необходимых результатов с минимальными затратами времени, компьютерных ресурсов, а также с большой надёжностью, что является очень важным.

Изучив последние версии программного пакета Adams, можно понять, что в них применяются усовершенствованные алгоритмы моделирования

Какие характеристики Adams существуют?

• первой характеристикой является широкий набор видов кинематических связей, упругих и диссипативных звеньев с линейными и нелинейными характеристиками, нагрузок, кинематических воздействий, которые доступны пользователю для построения расчётной модели в максимальной степени воспроизводящей свойства реального изделия;

• второй характеристикой является лёгкость изучения и использования; это связано с тем, что исследование прототипа в Adams соответствует основным этапам работы с опытными образцами изделия.

• третьей характеристикой является очень простой и понятный интерфейс – можно быстро освоить работу с Adams, зная другие программные средства CAE.

• четвертой характеристикой является вполне эффективные средства визуализации результатов моделирования, а также анимация и построение графиков.

• пятой характеристикой является возможность параметризации расчётной модели – модификация параметров, которая приводит к автоматическому изменению свойств модели и/или её конфигурации, параметры модели могут быть связаны функциональными зависимостями и т.п.

• шестой характеристикой является совместимость с программными средствами для моделирования систем автоматического регулирования и управления Easy5 и MATLAB/Simulink с пользовательскими программами, что обеспечивает моделирование и исследование сложных гетерогенных динамических систем.

2 Проектирование взаимодействия крепи типа Глиник 22/47 с породами кровли

 

Рисунок 1 – Твердотельная модель секции крепи

Объёмный вид плоской модели-при проектировании сложных конструкций следует использовать метод построения по точкам. Открываем основную вкладку Bodies, где справа видим зеленую точку Point с выделением. При ее нажатии появляется кнопка Point Table. Она позволяет открыть таблицу для назначения координат. Часто достаточно указать основную точку, от которой начинаем строить конструкцию. Например: верхний шарнир верхняка, по её оси.

О масштабе моделирования.

В данном случае рассмотрена секция, когда воздействие кровли заменено вертикальным усилием приложенным к левому шарниру перекрытия (рисунок 1).

Если в реальности на левый шарнир действует сила 300 тс, а две гидростойки имеют сопротивление 600 тс.

То будем иметь:

300/60 = 5тс Гидростойки:

600/60 = 10 тс

Эти нагрузки и приняты в модели.

Рисунок 2

Проверяем нашу крепь при помощи Simulation – Simulation Control. В данном окне настраиваем End Time-5.0, Steps – 9000, снизу нужно выбрать Interactive. На рисунке 3 показан опущенный вид крепи. К примеру, если высота секции крепи при стандартном виде составляет 5 м, то во время опускания данная величина будет варьироваться от 2,5 до 5 м.

Рисунок 3

В самом деле ползун смещен к шарниру козырька , позиции шарниров для построения графиков (рисунок 4).

Рисунок 4

После того, как мы увидели посаженный вид крепи, нам необходимо вывести графики после испытания.

Останавливаем в рабочем положении. Получаем графики после испытания. На (рисунке 5) мы видим графики.

Рисунок 5 Увеличили сопротивление в 2 раза (рисунок 6).

Рисунок 6

При увеличении сопротивления ограждение «приподнимается» (рисунок 7).

Рисунок 7

Такие же графики выводим после увеличения сопротивления (рисунок

8).

Рисунок 8

Сопоставим 2 графика; можно заметить, что усилия по оси У у рычагов мало изменились, а вот прижатие верхняка к кровле увеличилось почти кратно увеличению сопротивления гидростойки.

Очевиден и факт необходимости гидропатрона между ограждением и перекрытием как на двойной стрелке на рисунке, для того чтобы эти элементы не складывались. В реальности они у крепи Глиник имеются.

Очевидно, что применение Адамс позволяет рассчитать нагрузки на крепь в её любом положении.

Крепь с самой высокой из серийного производства FAMUR SA несущей способностью, достигающей 150 тонн/м². Оборудована стойками с внутренним диаметром цилиндра 400 мм. Данная крепь эксплуатируется в шахте Алардинская в России.

Крепь Глиник 22/47 обеспечивает полную механизацию процессов выемки и доставки угля, крепление лавы. Принципиальный вид крепи Глиник 22/47 можно посмотреть на (рисунок 9).

Рисунок 9 – Принципиальный вид крепи Глиник 22/47