猴車(chē)驅(qū)動(dòng)裝置設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

劉欣欣

摘要：為了快速有效地獲得猴車(chē)驅(qū)動(dòng)裝置的二維圖形和三維模型模擬圖，提出了一種基于VB 6.0和數(shù)字礦山LK平臺(tái)實(shí)現(xiàn)的猴車(chē)驅(qū)動(dòng)裝置生成方法。通過(guò)分析猴車(chē)驅(qū)動(dòng)裝置的特點(diǎn)，將讀入所要生成裝置的信息提取出來(lái)作為猴車(chē)驅(qū)動(dòng)裝置的信息參數(shù)，通過(guò)相關(guān)參數(shù)的輸入和不同零部件的選型，即可快速準(zhǔn)確得到給定裝置各部件的二維圖形和三維模型，同時(shí)完成對(duì)該驅(qū)動(dòng)裝置的整體裝配。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，用戶(hù)可以選擇性地生成二維圖形和三維模型，效率得到了極大提高。

關(guān)鍵詞：猴車(chē)驅(qū)動(dòng)裝置；二維圖形；三維模型

DOIDOI：10.11907/rjdk.161064

中圖分類(lèi)號(hào)：TP319

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-7800（2016）005-0123-03

0 引言

猴車(chē)是煤礦井下人員運(yùn)輸?shù)闹匾O(shè)備，在斜巷和平巷的人員運(yùn)送中，猴車(chē)以人員運(yùn)輸效率高、安全可靠的優(yōu)點(diǎn)[1]，成為井下人員運(yùn)輸必不可少的裝備。在整個(gè)猴車(chē)系統(tǒng)中，驅(qū)動(dòng)裝置作為動(dòng)力源，帶動(dòng)驅(qū)動(dòng)輪、鋼絲繩等循環(huán)運(yùn)行，彰顯了其在猴車(chē)系統(tǒng)中的重要地位。煤礦井下情況復(fù)雜，不同坡的傾斜角度和運(yùn)輸距離不同，因而對(duì)于猴車(chē)驅(qū)動(dòng)裝置功率要求也各不同。目前市面上有很多建模軟件，其中藍(lán)光數(shù)字礦山軟件系統(tǒng)[2-3]功能獨(dú)特，在煤礦行業(yè)應(yīng)用廣泛。該系統(tǒng)為設(shè)計(jì)人員快速得到驅(qū)動(dòng)裝置的二維圖形和三維模型的模擬圖提供了方便，也為猴車(chē)系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)提供了參考。

1 猴車(chē)驅(qū)動(dòng)裝置設(shè)計(jì)

1.1 驅(qū)動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

猴車(chē)驅(qū)動(dòng)裝置主要由防爆電動(dòng)機(jī)、制動(dòng)器、聯(lián)軸器、減速機(jī)和機(jī)架組成[4]。以YB2-200L2-6型號(hào)電動(dòng)機(jī)、TPS250-63-3F型號(hào)減速器、YT1-90/8型號(hào)液壓推動(dòng)器、BYWZ3B-315/90型號(hào)制動(dòng)器[5-6]為例，根據(jù)驅(qū)動(dòng)裝置的電動(dòng)機(jī)輸出動(dòng)力帶動(dòng)通過(guò)聯(lián)軸器連接的減速機(jī)上驅(qū)動(dòng)輪的原理[7]，使其成為猴車(chē)系統(tǒng)的動(dòng)力源。

1.2 驅(qū)動(dòng)裝置相關(guān)計(jì)算

設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)猴車(chē)驅(qū)動(dòng)裝置系統(tǒng)，首先需要有相關(guān)的參數(shù)作為支撐，主要參數(shù)[8-9]如表1所示。

驅(qū)動(dòng)裝置各部件的選擇需符合設(shè)計(jì)依據(jù)，以RJY22-26/300型固定抱索器為例，給出相關(guān)驗(yàn)算[10]。

1.3 驅(qū)動(dòng)裝置信息參數(shù)提取

通過(guò)分析驅(qū)動(dòng)裝置電動(dòng)機(jī)、制動(dòng)器、聯(lián)軸器和減速機(jī)各部件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，分別提取出電動(dòng)機(jī)參數(shù)（電動(dòng)機(jī)軸直徑、鋼殼長(zhǎng)）、制動(dòng)器參數(shù)（制動(dòng)器制動(dòng)臂長(zhǎng)、制動(dòng)臂高、制動(dòng)臂間距、杠桿長(zhǎng)、制動(dòng)輪直徑、液壓推動(dòng)器直徑）、聯(lián)軸器參數(shù)（聯(lián)軸器軸孔長(zhǎng)度、軸孔直徑、聯(lián)軸器外直徑、邊緣厚度）和減速機(jī)參數(shù)（減速器輸入輸出軸直徑、輸出軸長(zhǎng)度、箱體直徑）等猴車(chē)驅(qū)動(dòng)裝置的信息參數(shù)。用戶(hù)可以將相關(guān)參數(shù)信息輸入，該系統(tǒng)判斷所輸入的信息是否符合參數(shù)要求，若不符合，則會(huì)返回頁(yè)面提示“參數(shù)信息錯(cuò)誤請(qǐng)重新輸入”；若參數(shù)信息符合參數(shù)要求，則會(huì)生成猴車(chē)驅(qū)動(dòng)裝置的二維圖形和三維模型的模擬圖[11]。

1.4 驅(qū)動(dòng)裝置二維圖形和三維模型生成方法

驅(qū)動(dòng)裝置的信息參數(shù)通過(guò)VB可視化編程語(yǔ)言[6]生成并保存到數(shù)組中，生成保存為.net和.3dt的格式，利用藍(lán)光數(shù)字礦山軟件系統(tǒng)生成基于讀入?yún)?shù)信息的驅(qū)動(dòng)裝置的二維圖形和三維模型[12-13]。

繪制驅(qū)動(dòng)裝置的二維圖形時(shí)，首先分析提取相關(guān)參數(shù)，然后調(diào)用系統(tǒng)底層的圖元函數(shù)生成二維圖形。在繪制圖形時(shí)，選取水平向右為x軸正向，水平向下為y軸正向，首先需要選取合適的點(diǎn)作為基準(zhǔn)點(diǎn)并確定正確的比例，根據(jù)基準(zhǔn)點(diǎn)確定圖形元素的位置以便準(zhǔn)確進(jìn)行圖形繪制，在繪制過(guò)程中準(zhǔn)確計(jì)算組成各部件所需的對(duì)角點(diǎn)坐標(biāo)調(diào)用矩形圖元函數(shù)，起點(diǎn)終點(diǎn)坐標(biāo)調(diào)用直線型圖元函數(shù)，圓心坐標(biāo)和半徑調(diào)用圓圖元函數(shù)等完成繪制，繪制完成后必須對(duì)圖形進(jìn)行文本標(biāo)注。

繪制驅(qū)動(dòng)裝置的三維模型時(shí)，首先設(shè)置所需裝置的參數(shù)信息，然后根據(jù)參數(shù)信息調(diào)用基本實(shí)體建模的可執(zhí)行程序，設(shè)置相應(yīng)的路徑并保存為.3dt格式。在此過(guò)程中，可以通過(guò)建立模塊定義公有過(guò)程為系統(tǒng)私有過(guò)程所調(diào)用。三維模型在空間中選取水平向右為x軸正向，水平向前為y軸正向，豎直向上為z軸正向。以繪制猴車(chē)驅(qū)動(dòng)裝置中制動(dòng)器的三維模型為例，首先提取出參數(shù)信息：制動(dòng)器制動(dòng)臂長(zhǎng)（z_zdb_l：mm）、制動(dòng)臂間距（z_ju_c：mm）、液壓推動(dòng)器直徑（z_tdq_d：mm），然后需要選取一個(gè)合適的基準(zhǔn)點(diǎn)來(lái)構(gòu)建三維模型。三維模型繪制中需要找準(zhǔn)點(diǎn)、面、體之間的關(guān)系，體由若干個(gè)面構(gòu)成，面由若干個(gè)點(diǎn)組成，因此找準(zhǔn)元素體對(duì)應(yīng)的點(diǎn)坐標(biāo)極其重要，在構(gòu)建過(guò)程中還可以調(diào)用包括長(zhǎng)方體、圓柱體、三維旋轉(zhuǎn)、環(huán)形陣列、移動(dòng)、實(shí)體掃掠等實(shí)體函數(shù)參數(shù)。在三維空間中調(diào)整x軸、y軸、z軸的旋轉(zhuǎn)角度便可繪制出猴車(chē)驅(qū)動(dòng)裝置的三維模型[14]。

2 猴車(chē)驅(qū)動(dòng)裝置實(shí)現(xiàn)

根據(jù)對(duì)猴車(chē)驅(qū)動(dòng)裝置系統(tǒng)的分析，用VB可視化編程語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)二維圖形和三維模型參數(shù)設(shè)計(jì)，借助于藍(lán)光數(shù)字礦山軟件系統(tǒng)生成驅(qū)動(dòng)裝置的二維圖形和三維模型的模擬圖，用戶(hù)只需要輸入相應(yīng)的參數(shù)信息，即可生成二維圖形（.net格式）和三維模型（.3dt格式）。

2.1 猴車(chē)驅(qū)動(dòng)裝置各部件實(shí)現(xiàn)

在此猴車(chē)驅(qū)動(dòng)裝置系統(tǒng)中，用戶(hù)只需輸入?yún)?shù)信息，然后點(diǎn)擊驅(qū)動(dòng)裝置參數(shù)設(shè)置窗體中生成電動(dòng)機(jī)三維模型、制動(dòng)器三維模型等按鈕，保存.net和.3dt的格式，然后用礦山數(shù)字信息平臺(tái)[15-16]分別打開(kāi)即可得到所需的二維圖形和三維模型。各部件三維模型如圖1所示。

2.2 猴車(chē)驅(qū)動(dòng)裝置整體裝配

對(duì)于猴車(chē)驅(qū)動(dòng)裝置，各部件生成完成后需要進(jìn)行整合，以成為完整的驅(qū)動(dòng)裝置。對(duì)于猴車(chē)驅(qū)動(dòng)裝置的裝配，首先需要選取合適的零部件，然后進(jìn)行連接，電動(dòng)機(jī)的中心軸連接聯(lián)軸器的主動(dòng)半聯(lián)軸器的軸孔，聯(lián)軸器的從動(dòng)半聯(lián)軸器連接減速機(jī)的輸入軸等。在此過(guò)程需要注意如下問(wèn)題：①在驅(qū)動(dòng)裝置設(shè)計(jì)中需要準(zhǔn)確提取相應(yīng)參數(shù)（電動(dòng)機(jī)軸直徑、聯(lián)軸器軸孔直徑等）以便實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)裝置的精準(zhǔn)裝配；②需要準(zhǔn)確計(jì)算元素體點(diǎn)的坐標(biāo)。各部件的裝配可以通過(guò)三維旋轉(zhuǎn)、移動(dòng)、陣列等實(shí)體函數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。基本實(shí)體函數(shù)如下：

3 結(jié)語(yǔ)

猴車(chē)驅(qū)動(dòng)裝置系統(tǒng)可以使用戶(hù)輸入?yún)?shù)信息并讀入預(yù)先生成的驅(qū)動(dòng)裝置信息文件，即可查看所生成圖形，此系統(tǒng)不僅可以生成三維模型，還可以選擇性地生成所需要的二維模型。由于該系統(tǒng)對(duì)于驅(qū)動(dòng)裝置完成裝配所需參數(shù)要求嚴(yán)格，因而在參數(shù)提取上還有待優(yōu)化。

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（責(zé)任編輯：孫 娟）