崔嵬 陳傳通 陳孔軍 聶鵬

摘 要：利用仿真技術(shù)在計(jì)算機(jī)平臺(tái)下對(duì)設(shè)備運(yùn)行情況進(jìn)行虛擬仿真，對(duì)激振振槽的運(yùn)動(dòng)形式進(jìn)行理論分析，研究了偏心塊在不同夾角情況下及不同的安裝形式對(duì)激振振槽運(yùn)動(dòng)的影響，解決了制絲生產(chǎn)中出現(xiàn)的頻繁堵料問(wèn)題，并為設(shè)備的維護(hù)提出指導(dǎo)性意見(jiàn)。

關(guān)鍵詞：仿真技術(shù)；激振振槽；偏心塊；調(diào)節(jié)；應(yīng)用

0 前言

隨著科技的發(fā)展和信息技術(shù)的進(jìn)步，仿真技術(shù)在工程日益廣泛應(yīng)用。通過(guò)建立機(jī)械系統(tǒng)的數(shù)字化樣機(jī)模型的仿真技術(shù)，可在裝備制造或改造之前分析他們的表現(xiàn)，并反過(guò)來(lái)指導(dǎo)設(shè)計(jì)與改造，該技術(shù)在煙草行業(yè)尚未廣泛應(yīng)用。目前，卷煙廠制絲設(shè)備維修改造均依靠傳統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)判斷，無(wú)法精確保證設(shè)備維修改造的效果?，F(xiàn)在以制絲車(chē)間激振振槽為研究對(duì)象，運(yùn)用仿真技術(shù)對(duì)其進(jìn)行仿真分析，可為該設(shè)備的改造提供技術(shù)支持與理論指導(dǎo)，為卷煙工廠的數(shù)字化建設(shè)墊定技術(shù)基礎(chǔ)。

1 激振振槽的三維建模

按照參數(shù)化建模思想，利用SolidWorks三維建模平臺(tái)分別對(duì)激振振槽各零件進(jìn)行建模，通過(guò)虛擬裝配得到各部件的裝配模型，最終得到設(shè)備的總裝模型。

2 數(shù)據(jù)模型的轉(zhuǎn)換

我們需要將激振振槽的三維模型數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，將信息傳遞到動(dòng)態(tài)建模平臺(tái)ADAMS中。利用ADAMS軟件的Parasolid輸入和輸出功能，將機(jī)構(gòu)的三維模型保存為.x_t格式，通過(guò)Adams/Exchange模塊導(dǎo)入ADAMS中。

3 虛擬樣機(jī)參數(shù)定義

（1）環(huán)境設(shè)定：對(duì)模型單位和模型所處的慣性場(chǎng)（重力場(chǎng)、電磁場(chǎng)等）進(jìn)行定義。

（2）質(zhì)量屬性設(shè)定：為激振振槽中每個(gè)零件選擇材料，Adams/View會(huì)根據(jù)所選擇的材料信息，結(jié)合振槽的幾何形狀自動(dòng)計(jì)算出振槽質(zhì)量。

（3）約束設(shè)定：ADAMS為每個(gè)約束建立一個(gè)或多個(gè)方程，方程的數(shù)目與限制的自由度數(shù)相同。

（4）驅(qū)動(dòng)定義：在電機(jī)軸和電機(jī)之間的旋轉(zhuǎn)副上添加驅(qū)動(dòng)，完成虛擬樣機(jī)的建模。

（5）模型校驗(yàn)

為了保證仿真的順利進(jìn)行，需要驗(yàn)證排除誤差建模，模型已經(jīng)建立。模型檢查主要是檢查模型中約束的類(lèi)型和數(shù)量、驅(qū)動(dòng)器數(shù)量、自由度、冗余約束的存在等。

4 仿真分析

（1）初始化設(shè)置

初始化設(shè)置是仿真分析的第一步，主要包括仿真輸出、解算器等參數(shù)設(shè)置。合理的參數(shù)設(shè)置在很大程度上影響仿真結(jié)果，而參數(shù)設(shè)置的基本原則是在保證仿真精度的前提下節(jié)約仿真時(shí)間。

解算器的設(shè)置是很重要的，因?yàn)檎駝?dòng)激勵(lì)的振幅槽模擬是主要目標(biāo)，因此，選擇運(yùn)算精度和穩(wěn)定性都更好的WSTIFF積分器和SI2積分格式，如圖4所示。

（2）仿真分析

進(jìn)行仿真分析時(shí)，必須將振動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)向設(shè)為相向?qū)D(zhuǎn)，且兩個(gè)振動(dòng)電機(jī)的偏心塊應(yīng)設(shè)定完全一樣。因?yàn)閮商紫嗤?lèi)型的振動(dòng)電機(jī)安裝在機(jī)體振動(dòng)兩軸相互平行的位置，轉(zhuǎn)向相反，當(dāng)有兩個(gè)汽車(chē)馬達(dá)同步，機(jī)器產(chǎn)生線性振動(dòng)。在支撐彈簧剛度一定、電機(jī)型號(hào)一定的情況下，影響振幅的主要因素是偏心塊的安裝形式，我們對(duì)在偏心塊處于60°、120°夾角的情況下對(duì)模型在計(jì)算機(jī)平臺(tái)上進(jìn)行了仿真。由仿真分析得出，在偏心塊夾角60°、120°情況下，前者對(duì)應(yīng)的振槽振幅是后者的1.6倍。根據(jù)理論分析的結(jié)果，技術(shù)人員對(duì)偏心塊進(jìn)行了調(diào)節(jié)，得到了適合工況的振幅，解決了設(shè)備堵料問(wèn)題。

5 結(jié)論及效果

文章提出了運(yùn)用先進(jìn)的仿真技術(shù)指導(dǎo)設(shè)備維護(hù)的思想，聯(lián)合應(yīng)用三維建模平臺(tái)和動(dòng)力學(xué)仿真平臺(tái)建立了激振振槽的虛擬樣機(jī)模型，使用聯(lián)合仿真技術(shù)可以準(zhǔn)確得到激振振槽的振動(dòng)情況。通過(guò)仿真分析，得出了偏心塊不同的夾角及安裝形式對(duì)激振振槽振動(dòng)的影響，為設(shè)備改造提供精準(zhǔn)的理論數(shù)據(jù)，大大降低了設(shè)備改造的風(fēng)險(xiǎn)，節(jié)省了人力物力。同時(shí)還為設(shè)備改造提供了新的途徑，調(diào)整時(shí)間大大縮短，設(shè)備改造的效果得到了保證，也為卷煙工廠的數(shù)字化建設(shè)提供了一定技術(shù)基礎(chǔ)。