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        基于ADAMS的某拼接式熨平板振動特性仿真分析

        2014-06-04 11:16:12蘇玉珍鄒明山李平
        機(jī)床與液壓 2014年13期
        關(guān)鍵詞:攤鋪機(jī)平板底板

        蘇玉珍,鄒明山,李平

        (湖南三一路面機(jī)械有限公司,湖南長沙 410100)

        熨平板為攤鋪機(jī)的主要工作裝置,對路面的密實(shí)度、平整度起著至關(guān)重要的作用。一般熨平板采用箱梁式結(jié)構(gòu),內(nèi)部安裝振搗機(jī)構(gòu)、振動機(jī)構(gòu),振搗機(jī)構(gòu)的振搗頻率可以根據(jù)不同的攤鋪厚度、攤鋪材料進(jìn)行調(diào)節(jié),從而獲得最佳路面平整度及密實(shí)度。振搗器的個數(shù)一般與熨平板拼裝的段數(shù)相等,各振搗器隨相應(yīng)的振搗偏心軸上下運(yùn)動時,存在一定的相位差,即相鄰兩個振搗器上下運(yùn)動到達(dá)極限位置存在一定時間差。這樣在滿足振搗器對攤鋪料初步搗實(shí)的同時,通過不同振搗器間的相位差,減少或者消除振搗器上下運(yùn)動對熨平板的擾動影響,從而保持熨平板整體的工作穩(wěn)定性[1-2]。文中采用ADAMS對該熨平板進(jìn)行動力學(xué)分析,在振搗機(jī)構(gòu)工作時,得到拼接式熨平板各個拼接段之間振搗機(jī)構(gòu)的相位差的最佳匹配參數(shù),使得熨平板底板的振動最小,并與試驗(yàn)測試結(jié)果進(jìn)行了比對分析。

        1 單振搗機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)組成

        振搗機(jī)構(gòu)位于護(hù)板與熨平板之間,懸掛在偏心軸上。液壓馬達(dá)通過皮帶傳動偏心軸轉(zhuǎn)動,帶動振搗器往復(fù)運(yùn)動,從而對攤鋪材料進(jìn)行預(yù)壓實(shí)。單振搗機(jī)構(gòu)如圖1所示,主要由振搗軸、振搗器連接座、軸承、偏心套、振搗架、刀片、半聯(lián)軸器組成。拼接式熨平板各個拼接段振搗器之間通過半聯(lián)軸器連接,通過調(diào)節(jié)半聯(lián)軸器,可實(shí)現(xiàn)對熨平板相鄰拼接段振搗相位差的調(diào)節(jié)[3-4]。

        圖1 單振搗機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)組成

        2 熨平板動力學(xué)模型建立及驗(yàn)證

        采用MSC公司的ADAMS仿真分析軟件,其采用多剛體系統(tǒng)動力學(xué)理論,采用拉格朗日方程方法來建立系統(tǒng)動力學(xué)方程,可以對虛擬機(jī)械系統(tǒng)進(jìn)行靜力學(xué)、動力學(xué)、運(yùn)動學(xué)分析,并輸出位移、速度、加速度、作用力曲線[5-6]。

        利用ADAMS與Pro/E的接口,將熨平板主段的Pro/E模型如圖2所示,轉(zhuǎn)化為一定格式后導(dǎo)入ADAMS中,建立拼接式熨平板主段動力學(xué)模型如圖3所示。

        圖2 拼接式熨平板主段模型

        圖3 熨平板主段動力學(xué)模型

        設(shè)置振搗轉(zhuǎn)速分別為300 r/min、500 r/min、800 r/min時,得到熨平板底板振動加速度如圖4所示。

        圖4 底板垂向加速度在不同振搗轉(zhuǎn)速下仿真曲線

        表1列出了仿真分析得到的振動加速度與理論值,從表中可以看出,仿真結(jié)果與理論值的誤差最大為8.56%,驗(yàn)證了仿真模型的正確性。

        表1 不同振搗轉(zhuǎn)速下底板垂向加速度理論值與仿真值對比

        從以上分析結(jié)果,可以得到以下的結(jié)論:此熨平板仿真模型是準(zhǔn)確的,可以在此模型基礎(chǔ)上進(jìn)行下一步的分析;熨平板底板的振動加速度隨振搗頻率的增加而增大。

        3 振搗相位差對底板振動的影響

        調(diào)節(jié)此熨平板主段振搗機(jī)構(gòu)的相位差為0°、30°、60°、90°、120°、150°、180°,在振搗轉(zhuǎn)速分別為 300 r/min、500 r/min、800 r/min時,取ADAMS仿真得到熨平底板振動加速度穩(wěn)定后的峰值進(jìn)行比對,仿真數(shù)據(jù)見表2,底板振動加速度曲線見圖5—7。

        表2 振搗相位差對底板加速度影響仿真結(jié)果

        圖5 振搗轉(zhuǎn)速為300 r/min在振搗相位差不同時底板垂向加速度曲線

        圖6 振搗轉(zhuǎn)速為500 r/min在振搗相位差不同時底板垂向加速度曲線

        圖7 振搗轉(zhuǎn)速為800 r/min在振搗相位差不同時底板垂向加速度曲線

        圖8為同一段熨平板底板加速度與相位差、振搗轉(zhuǎn)速之間的變化關(guān)系。由分析結(jié)果可知,當(dāng)該熨平板主段兩單振搗器的相位差為120°時,熨平板底板沿垂向的振動加速度最小。

        4 試驗(yàn)測試結(jié)果對比

        圖9為熨平板底板加速度試驗(yàn)測試現(xiàn)場。試驗(yàn)通過強(qiáng)力磁座將加速度傳感器吸附在底板上,為保證測試工況的一致性,將熨平底板提升至距地面0.2~0.3 m的位置,并調(diào)整好振搗相位差。利用德維創(chuàng)數(shù)采儀記錄底板加速度測試曲線,圖10、圖11分別為振搗相位差為180°和120°時對應(yīng)的加速度測試曲線。

        圖9 熨平底板加速度試驗(yàn)測試現(xiàn)場

        圖10 振搗頻率為500 r/min在振搗相位差為180°時底板垂向加速度測試曲線

        圖11 振搗頻率為500 r/min在振搗相位差為120°時底板垂向加速度測試曲線

        從圖11可知,左右主段之間相位差為120°時,底板加速度峰值為0.068g;左右主段之間相位差為180°時,底板加速度峰值為0.076g;且從加速度測試曲線圖來看,振搗相位差為120°時的底板振動加速度明顯低于相位差為180°的情況。說明在振搗相位差為120°時,開啟振搗動作后,振搗機(jī)構(gòu)產(chǎn)生的慣性力相對較小,降低了振搗器上下運(yùn)動對熨平板的擾動影響,從而保持熨平板整體的工作穩(wěn)定性。

        5 結(jié)論

        (1)利用ADAMS軟件建立了攤鋪機(jī)拼接式熨平板動力學(xué)仿真模型,并與理論設(shè)計值和試驗(yàn)測試結(jié)果進(jìn)行了比對,驗(yàn)證了模型的準(zhǔn)確性;

        (2)通過該模型可以指導(dǎo)熨平板的前期設(shè)計,找出熨平板的關(guān)鍵設(shè)計參數(shù);

        (3)通過ADAMS建立的仿真模型縮短了熨平板的開發(fā)時間,提高了研發(fā)效率。

        [1]姚運(yùn)仕,劉懷智,康敬東,等.相位關(guān)系對攤鋪機(jī)振搗機(jī)構(gòu)力學(xué)性能的影響[J].建筑機(jī)械,2007(9):69-72.

        [2]宮照民,韓清凱,聞邦椿,等.攤鋪機(jī)振搗器-介質(zhì)系統(tǒng)的運(yùn)動規(guī)律和動力學(xué)特性研究[J].筑路機(jī)械與施工機(jī)械化,2001,84(1):6 -7.

        [3]許慶,孫健.攤鋪機(jī)振搗機(jī)構(gòu)壓實(shí)機(jī)理與結(jié)構(gòu)分析[J].筑路機(jī)械與施工機(jī)械化,2006,23(1):15-19.

        [4]李冰,焦生杰.瀝青混凝土攤鋪機(jī)與施工技術(shù)[M].北京:人民交通出版社,2007.

        [5]陳樂生,王以倫.多剛體動力學(xué)基礎(chǔ)[M].哈爾濱:哈爾濱工程大學(xué)出版社,1995.

        [6]陳立平,張?jiān)魄?,?機(jī)械系統(tǒng)動力學(xué)分析及ADAMS應(yīng)用教程[M].北京:清華大學(xué)出版社,2005.

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