刮板输送机传动系是煤矿运输设备上的关键运动与承载部分,它包括主动轴、平键、牵引链轮、从动轴、从动链轮、链条等零件。刮板输送机传动系具有负载高、起动快、转速高等特点,因此对系统的动力学特性的强度分析十分必要,又由于传动主轴的重载特性,所以对主轴的静力学分析也很重要。基于虚拟样机技术(VPT)的协同仿真分析流程。
三维实体模型的建立利用UG环境的实体建模功能来完成牵引链轮系与从动链轮系的建立,在UG中通过Export para-solid导出,然后在ADAMS中通过Import Parasolid导入,导入模型的几何特征能够得到较完整的保持。对于具有较大变形和挠度的链条部分,在ADAMS/VIEW环境中采用模拟轴套力载荷的方法来建立模型,调整导入模型与新建模型的位置与方向关系,样机模型如图所示。
创建约束副在ADAMS/VIEW中可以为各构件创建运动副,以便实现模型之间的约束与连接。根据构件间的运动关系,分别定义主动轴与平键间为固定副,定义链轮与平键间为棱柱副,主动轴两端与地面为铰接副,从动轴运动副的设计与主动轴相类似,在圆环链与圆环链之间添加载荷副中的轴套力,在链条与链轮之间添加载荷副中的接触力。
添加驱动虚拟样机中的驱动设置可以实现机构的连续运动,运动驱动可以是一个函数,也可以是一个数据文件中的一组离散数据,如果是一个函数,则需要在函数构造器中生成一个函数,如果运动规律是一组离散的数据,则首先将文件以样条方式置入,然后在函数构造器中调用样条函数,生成样条作为运动驱动的运动规律模块。根据刮板输送机运转的工况特点,设置链条的速度为先加速后匀速最后减速2s,速度从0-1120mm/s,速度为1120mm/s,9s,速度从1120mm/s-0。采用ADAMS提供的阶跃函数STEP()函数设置主动轴的驱动函数为Function(time)=STEP(time,0,0,2,1120)+STEP(time,7,0,9,1120)。
施加载荷刮板输送机传动系统的受力情况比较复杂,其中有电动机施加的扭矩,链条的拉紧力、刮板与中部槽的摩擦力,以及各个部件自身的重力。本研究仅考虑在简单的空载运转情况下,设置圆环链与圆环链之间为轴套力,链条与链轮之间为接触力,系统的重力为轴负方向。
刮板输送机开始起动时,由于负载的原因,其速度存在一个突变的过程。本研究模拟在一段时间内刮板机主动轴从加速到匀速运转,再到减速直至停止的全过程。在验证样机模型完整无误后,设置仿真时间为9s,仿真步长为200,实现动力学仿真,并对仿真结果进行分析。
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