顧廣凱

摘 要：雙盤拉絲機是一種用于金屬制品拉絲工作的設備。目前，雙盤拉絲機主要應用于鋁絲、銅絲及鋼絲的拉拔中，這種拉絲機有著高效、高速等顯著的優(yōu)勢。這種雙盤拉絲機在歐美等一些較為發(fā)達的國家已經得到了具體應用。本文在UG仿真環(huán)境下對雙盤拉絲機運動軌跡進行動力學仿真和合理化設計，通過運動函數(shù)形式給出運動副的運動參數(shù)，反復修改模擬仿真參數(shù)，使得拉絲機準確地完成上盤-排線拉絲-托舉-下盤的工作過程。

關鍵詞：雙盤拉絲機;自動換盤裝置;動力學仿真

1 仿真方案的建立

筆者利用UG進行動力學仿真分析，根據(jù)設計模型特點，該機構運動分析需要設置9個運動體，命名為B001～B009。在進行動力學分析過程中，通常需要考慮運動體的質量屬性。因此，在創(chuàng)建運動體時，要視情況來定義運動體質量屬性。此處選擇系統(tǒng)默認指派的材料、慣性、質量等屬性來定義運動體。

1.1 運動副定義

運動副又分為固定運動副（限制機構運動）和無固定運動副（允許運動的機構）。通過機構工作原理添加定義運動副，運動副定義如表1所示。

1.2 運動驅動添加

1.2.1 運動驅動的選擇

運動驅動指添加在運動副上控制機構運動的運動參數(shù)，根據(jù)雙盤拉絲機在實際工作時的運動規(guī)律、時間差及完成動作的順序。選擇運動函數(shù)中的STEP函數(shù)作為本文仿真中運動副的運動驅動。STEP（x、x0、h0、x1、h1）是階梯（STEPFunction）函數(shù)，其定義如下：

h0，x≤x0;x0

式中：x—時間自變量，s;x0—函數(shù)初始時刻x的值，s;h0—初始位移，mm;x1—位函數(shù)終止后x的值，s;h1—函數(shù)終止位移，mm。

1.2.2 運動函數(shù)STEP驅動的設置

為了保證拉絲機更準確的實現(xiàn)上盤-排線拉絲-托舉-下盤的工作過程，筆者應用STEP運動函數(shù)的函數(shù)類型做出運動副的函數(shù)驅動形式，經反復實驗修改后，做出各運動副的運動仿真數(shù)據(jù)。

運動服驅動階梯函數(shù)如表2所示。

鑒于雙盤拉絲機的結構較為復雜，考慮到仿真的簡便，筆者在UG仿真過程中作如下假設：（1）個別運動副內的摩擦力忽略不計;（2）各運動副之間均為剛性連接，內部間隙不計。

2 仿真及結果分析

2.1 解算方案建立

在創(chuàng)建完運動體、定義完正確的運動副之后，筆者在指定的首先開始運動的運動副上施加運動驅動，然后單擊“解算方案”，解算類型設置為“常規(guī)驅動”，分析類型為“運動學/動力學”;仿真時間為30 s，步數(shù)為1 500（為了使仿真分析更合理，通常把仿真時間和步數(shù)與運動件走過的位移設置為具有一定的比例關系），重力方向豎直向下，點擊“確定”開始求解;通過動力學仿真分析，可以分析機構的位移、速度、加速度等運動特征。

在進行仿真時，雙盤拉絲機各運動件在STEP運動階梯函數(shù)控制下完成換盤動作。

2.2 位移、速度、加速度仿真結果分析

在UG完成解算后，查看運動仿真動畫效果。結果表明，整個機構能夠實現(xiàn)順利運轉;通過運動導航器窗口分別選擇運動對象J001、J003、J018為主要分析對象，然后選擇在Excel電子表格顯示結果，這樣就可以得到雙盤拉絲機的位移（displacement）、速度（velocity）、加速度（acceleration）與時間的對應關系曲線圖。

3 結語

仿真結果表明，自動換盤裝置設計方案基本合理，符合實際工作要求。該結果可對進一步提升拉絲速度、換盤時間及優(yōu)化雙盤拉絲機結構提供依據(jù)。

參考文獻：

[1]劉行之.PLC的直進式拉絲機變頻改造控制系統(tǒng)研究[J].冶金管理，2021（1）：46-47.

[2]吳云平.拉絲機組多牽伸生產線.浙江省，浙江聚寶尼龍科技有限公司，2019-01-13.

[3]劉竑柱.直進式拉絲機中的齒輪減速機應用策略[J].中國戰(zhàn)略新興產業(yè)，2018（24）：135+137.