李曉東

[摘 要]科技的不斷發(fā)展，促進(jìn)著我國各種工程理論及設(shè)計方法的不斷改進(jìn)，并將先進(jìn)的信息計算機技術(shù)應(yīng)用其中，大大的提升了工作的效率。帶式輸送機是我國用于散料運輸?shù)闹匾O(shè)備，主要應(yīng)用在化工、建材和礦山等行業(yè)中，隨著信息計算機技術(shù)的不斷應(yīng)用，其設(shè)計方法也有了顯著提高，虛擬樣機技術(shù)的發(fā)展成為主要的發(fā)展趨勢。本文就以帶式輸送虛擬樣機設(shè)計的相關(guān)內(nèi)容作為研究對象，進(jìn)行了概述和探討。

[關(guān)鍵詞]帶式輸送機；虛擬樣機技術(shù)；設(shè)計

中圖分類號：TH222 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B 文章編號：1009-914X（2016）16-0106-01

近年來，隨著科技的不斷發(fā)展，虛擬樣機技術(shù)也有了顯著的進(jìn)步，對于帶式輸送機的研究也有一定的拓展。帶式輸送機技術(shù)不斷發(fā)展，使更多的大型帶式輸送機投入到生產(chǎn)和應(yīng)用中，其設(shè)計研究技術(shù)也越來越受到關(guān)注。采用計算機及軟件技術(shù)對帶式輸送機進(jìn)行虛擬樣機的設(shè)計和研發(fā)，不但能夠有效提高設(shè)計效率，還能節(jié)省大量的研發(fā)周期，是一種非?？尚械姆椒?。

一、虛擬樣機技術(shù)的相關(guān)概述

1.1 概念

虛擬樣機（VP）是一種先進(jìn)的現(xiàn)代設(shè)計方法，它是以“虛擬現(xiàn)實”（VR）技術(shù)為基礎(chǔ)，以機械產(chǎn)品為對象的設(shè)計手段，借助計算機工具直接在虛擬環(huán)境（計算機環(huán)境 ）中創(chuàng)建產(chǎn)品模型，進(jìn)而對產(chǎn)品模型進(jìn)行測試和檢驗，達(dá)到代替物理樣機的目的[1]。

1.2 特點

虛擬樣機技術(shù)是以并行工程思想為指導(dǎo)，以CAD / CAM 技術(shù)為基礎(chǔ)，以協(xié)同仿真技術(shù)為核心的先進(jìn)數(shù)字化設(shè)計方法。與傳統(tǒng)產(chǎn)品設(shè)計技術(shù)相比，它強調(diào)系統(tǒng)的觀點、涉及產(chǎn)品全生命周期、支持對產(chǎn)品的全方位測試、分析與評估、強調(diào)不同領(lǐng)域的虛擬化的協(xié)同設(shè)計。

1.3 應(yīng)用

近年來，世界著名的機械制造公司在生產(chǎn)開發(fā)過程中已普遍使用虛擬樣機技術(shù)。我國的大多數(shù)機械工業(yè)企業(yè)已采用先進(jìn)的CAD/CAM一體化技術(shù)，對虛擬樣機技術(shù)的實踐具有一定的可行性，一些骨干企業(yè)對國外先進(jìn)的、商品化的虛擬樣機技術(shù)軟件正嘗試使用。

二、帶式輸送機的簡化、建模

因為ADAMS在建模方面的缺陷， 帶塊不易建立，所以選用具有強大建模功能的UG來搭建模型，機架由于和大地固結(jié)在一起，所以省去，驅(qū)動直接加在傳動滾筒上，驅(qū)動裝置也不建立，將輸送機簡化為只有滾筒、軸、托輥（見圖 1）。 帶塊建立不可太大，其包絡(luò)范圍不超過10°，太大將無法仿真，因為在剛性帶塊仿真時接觸少帶動不起來，柔性帶塊仿真時模態(tài)表示的柔性體是在線性范圍內(nèi)變化，帶塊太大在滾筒上包裹貼合時將有過大的變形。帶封閉時用同一個尺寸的帶塊不能實現(xiàn)封閉，這時建立一個小的帶塊以使帶封閉。并且包圍在滾筒上的帶塊要與滾筒建立接觸約束。各部件之間不能有干涉，建好模型后導(dǎo)出為 parasolid格式，以便導(dǎo)入到ADAMS中。

三、虛擬樣機的仿真

在對虛擬樣機進(jìn)行仿真時，通常需要設(shè)置一些工作環(huán)境的參數(shù)和帶式輸送機的自身參數(shù)，而設(shè)置的參數(shù)不同，就代表著帶式輸送機的不同工作環(huán)境和工作狀態(tài)，為了更好地對帶式輸送機進(jìn)行分析，通常會采取多組參數(shù)進(jìn)行仿真，對于一些帶式輸送機的重要部位，還會進(jìn)行單獨的仿真，以便能更好地對帶式輸送機的性能進(jìn)行了解。

3.1 摩擦片單獨仿真

摩擦片是帶式輸送機工作時最重要的部分之一，因此，在對帶式輸送機的虛擬樣機進(jìn)行仿真分析時，通常會對帶式輸送機的摩擦片進(jìn)行單獨的仿真，摩擦的工作狀態(tài)通常有邊界摩擦、混合摩擦、靜摩擦和流體粘性摩擦4種。邊界摩擦?xí)r，由于摩擦片之間的縫隙小，常常會忽略不計，認(rèn)為是相互接觸的，這個時候的摩擦系數(shù)是很穩(wěn)定的，摩擦片的壽命就和傳遞扭矩能力與摩擦片的形狀、材料有密切關(guān)系；混合摩擦?xí)r摩擦片的一部分發(fā)生凸體接觸，另一部分被油膜隔開，因此，摩擦片之間的縫隙比較小，但是不能忽略不計，只是低滑差的狀態(tài)，這種狀態(tài)下摩擦片的壽命和扭矩能力與摩擦片的材料、形狀無明顯關(guān)系；靜摩擦與邊界摩擦類似，只是摩擦片之間的縫隙更小，甚至沒有，因此摩擦片之間幾乎沒有滑差，而摩擦片的壽命和扭矩能力與摩擦片的材料和形狀有密切的關(guān)系[2]；流性粘體摩擦就是摩擦片被連續(xù)的油膜完全隔開，摩擦片之間的縫隙很大，所以摩擦片的壽命和扭矩能力與摩擦片的形狀和材料幾乎沒有關(guān)系。

在摩擦片的單獨仿真時，相關(guān)參數(shù)的設(shè)置主要就是彈簧，在ADAM中對摩擦片進(jìn)行單獨仿真時，通常會使用普通的線性彈簧代替實際的三片彈簧，通過對線性彈簧的剛度系數(shù)進(jìn)行設(shè)置，使其與三片彈簧的工作狀態(tài)一致。對于傳統(tǒng)液體的摩擦的模擬通常用阻尼系數(shù)進(jìn)行，而對摩擦片4種工作狀態(tài)的模擬就通過摩擦片之間摩擦力進(jìn)行。在對摩擦片進(jìn)行單獨仿真時，應(yīng)該注意設(shè)定摩擦片的陷入深度，以達(dá)到和實際效果相似的目的。該裝置的額定功率為200kW，額 定轉(zhuǎn)速為1500r/min。額定轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)化為ADAMS中默認(rèn)單位為9000deg/sec。帶式輸送機選用正弦形加速度控制曲線（又稱為Harrison加速度控制曲線），它由外摩擦片帶動減速器得到。

3.2 液粘傳動系統(tǒng)整體仿真

帶式輸送機虛擬樣機的仿真主要是針對液粘傳統(tǒng)系統(tǒng)的仿真。在仿真的過程中，主要對一些相關(guān)參數(shù)進(jìn)行不同的設(shè)置，研究帶式輸送機的虛擬樣機的工作性能，通過對帶式輸送機虛擬樣機的液粘傳統(tǒng)系統(tǒng)的整體仿真主要是為了獲取帶式輸送機的3個性能參數(shù)。首先就是帶式輸送機的性能變化范圍；其次是帶式輸送機的性能與相關(guān)部件參數(shù)的關(guān)系；最后是分析帶式輸送機性能的變化范圍。通過不同參數(shù)的對比，得出一個相關(guān)部件的最佳參數(shù)，使帶式輸送機的性能保持在最好的水平。

3.3 液粘傳動系統(tǒng)的優(yōu)化分析

在優(yōu)化分析的過程中，可以設(shè)定設(shè)計變量的變化范圍，并施加一定的限制以保證最優(yōu)化設(shè)計處于合理的取值范圍。通常優(yōu)化分析問題可以歸結(jié)為：在滿足各種設(shè)計條件和在制定的變量變化范圍內(nèi)，通過自動地選擇設(shè)計變量，由分析程序求取目標(biāo)函數(shù)的最大值或最小值。

四、裝置的加工制造

通過對帶式輸送機虛擬樣機的設(shè)計和仿真，如果帶式輸送機的相關(guān)性能可以滿足設(shè)計的要求，就要對帶式輸送機進(jìn)行實際的加工生產(chǎn)，在帶式輸送機加工和生產(chǎn)的過程中，可以利用MECHANISM/Pro軟件已經(jīng)建立好的模型直接生成NG代碼和工程圖紙，對零部件的生產(chǎn)和加工提供直接的參考。

五、結(jié)論

總之，對帶式輸送機模擬樣機進(jìn)行進(jìn)一步的研究，并對其模式進(jìn)行建立和仿真分析，能夠?qū)崿F(xiàn)對帶式輸送機生產(chǎn)周期的縮短和對生產(chǎn)流程的簡化，具有較高的實際價值，但在應(yīng)用方面還存在很多細(xì)節(jié)需要進(jìn)一步的探討，相信在相關(guān)專業(yè)人員的不懈努力下，一定會盡快的實現(xiàn)。

參考文獻(xiàn)

[1] 許志洋.基于虛擬樣機的帶式輸送機的設(shè)計研究[D].安徽理工大學(xué)，2007.

[2] 王鵬彧，郭永存，胡坤.帶式輸送機虛擬樣機啟動工況的研究[J].礦山機械，2010，09：65-68.