新型海山钴结壳作业车设计与仿真研究 .pdfVIP

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第４期（总第１４３期）机械工程与自动化ＮＯ．４

２００７年８月ＭＥＣＨＡＮＩＣＡＬＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ＆ＡＵＴ０ＭＡＴ１０ＮＡｕｇ．

文章编号：１６７２—６４１３（２００７）０４—０００１—０３

新型海山钻结壳作业车设计与仿真研究

王俊杰，李力，陈金涛

（中南大学机电工程学院，湖南长沙４１００８３）

摘要：提出了一种新型的钴结壳作业车结构，基于大型机械系统动力学仿真软件ＡＤＡＭｓ／ＡＴＶ，构建了典型

海山地形和新型作业行走车的虚拟样机模型。通过四种典型工况的仿真分析，对作业车的行走性能作出了预

测。

关键词：钴结壳；作业车；ＡＤＡＭＳ／ＡＴＶ

中图分类号：ＴＰ３９１．９文献标识码：Ａ

０引言与车体固连，右侧主摇臂与车体通过旋转铰相连。

赋存于水深８００ｍ￣２５００ｍ海山表面的钴结壳是

种富含钴的多金属矿产资源。钴结壳富集区地形复

一

杂多变，山坡坡度多数大于２Ｏ。，局部出现障碍、悬崖

和台阶，底质基岩性能特征变化大，这导致钴结壳开

采极为困难。

在深海采矿系统中，钴结壳作业车将携带采掘头、

破碎机、分选装置、动力站、电子设备和软管及电缆１——后履带；２——车体；３、５、７、ｌＯ、１１一一旋转铰；

行走于地形恶劣的海山上，因而，钴结壳作业车受到４——主摇臂；６——副摇臂；８——前履带；９——地轮

采掘头力、破碎机振动力、大功率电机振动力、几千图１钴结壳作业车方案图

米软管和电缆的阻力等的同时作用，钴结壳作业车在２虚拟样机设计

行驶过程中车体极易翻转或无法越障，故钴结壳作业２．１海山地面模型建立

车应具有良好的越障和爬坡能力。开展钴结壳作业车在ＡＤＡＭＳ／ＡＴＶ中，采用一系列点的坐标来确

的行驶性能研究，预测其越障、爬坡性能，对于深海定地面形状，按照三角形网格缝合的原理建立所需的

钴结壳开采具有重要意义。海山地面模型。由于三角形网格导人过程缓慢，故

本文借助了美国机械动力学公司大型机械系统动ＡＴＶ在处理过程中将三角形网格转化为矩形网格，

力学分析软件ＡＤＡＭＳ的履带车模块ＡＴＶ进行钴结所有矩形网格具有相同尺寸，每块矩形单元可以记住

壳作业车的建模及行驶性能仿真分析。最大贯人度、最大压力、剪应变、剪应力，以计算相

１钴结壳作业车方案应的应力及摩擦力等。

本文综合履带车附着性能好和火星车摇臂悬挂机将钴结壳基岩的物理力学特性和行走微地形参数

构高越障性能的优点，设计了一种钴结壳作业车方案，输人ＡＤＡＭＳ的履带车专用模块ＡＴＶ中，建立了符

见图１。合基岩物理力学特性的钴结壳海山的各种虚拟地形，

钴结壳作业车的左右两侧为对称结构，由车体、主包括平地、垂直障碍、沟、上下坡，以及由平地、障

摇臂、副摇臂、