基于ADAMS的某拼接式熨平板振動(dòng)特性仿真分析

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(dòng)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(gè)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(dòng)時(shí)，存在一定的相位差，即相鄰兩個(gè)振搗器上下運(yùn)動(dòng)到達(dá)極限位置存在一定時(shí)間差。這樣在滿足振搗器對攤鋪料初步搗實(shí)的同時(shí)，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(dòng)對熨平板的擾動(dòng)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(dòng)力學(xué)分析，在振搗機(jī)構(gòu)工作時(shí)，得到拼接式熨平板各個(gè)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(dòng)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(dòng)偏心軸轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)振搗器往復(fù)運(yùn)動(dòng)，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(gè)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(dòng)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(dòng)力學(xué)理論，采用拉格朗日方程方法來建立系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)方程，可以對虛擬機(jī)械系統(tǒng)進(jìn)行靜力學(xué)、動(dòng)力學(xué)、運(yùn)動(dòng)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(dòng)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(dòng)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(shí)，得到熨平板底板振動(dòng)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(dòng)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(dòng)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(dòng)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(shí)，取ADAMS仿真得到熨平底板振動(dòng)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(dòng)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(shí)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(shí)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(shí)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(shí)，熨平板底板沿垂向的振動(dòng)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(shí)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(shí)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(shí)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(shí)，底板加速度峰值為0.068g;左右主段之間相位差為180°時(shí)，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(shí)的底板振動(dòng)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(shí)，開啟振搗動(dòng)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(dòng)對熨平板的擾動(dòng)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(dòng)力學(xué)仿真模型，并與理論設(shè)計(jì)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(jì)，找出熨平板的關(guān)鍵設(shè)計(jì)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(shí)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.

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