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介绍振动筛的运动仿真技术

时间:2012-06-02返回列表

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我们对振动筛进行运动仿真,其模型建立以及各个约束和驱动的施加必须尽量与物理样机的实际情况相吻合,才能保证仿真结果的准确性。

虽然ADAMS/View也提供建模功能,但其功能与PRO/E的三维建模功能相比差距很大,效率也不高,并且由于振动筛的结构很复杂,所以要对其进行完整的模型建立是比较困难的。而三维建模软件PRO/E不仅仅有强大的三维建模功能,而且与AMADS有很好的接口模块MechaniCal/PRO,可以确保模型准确的导入到ADAMS/View中,利用PRO/E建模软件和多体动力学软件ADAMS相接合的办法,可以获得准确、高效的仿真结果。

AMADS/View主要将几何体分为刚体和柔体,刚体是指在任何情况下都不会发生形状变化的几何体,而柔性体是指在力的作用下会产生变形的几何体,刚体和柔性体都具有质量和惯性距,因此振动筛的振动系统模型属于多刚体一柔体模型,即振动筛的筛箱、激振器属于刚体,而支撑装置即弹簧属于柔体。由于振动筛结构比较的复杂,按照实际结构建立模型很困难,比如铆钉连接,轴承的连接等,这些构件虽然对仿真的结果影响不大,但会增加很多约束,使模型的仿真变得相当复杂。所以建立模型需要进行适当的简化。

在PRO/E中振动筛的筛箱的模型建立时,忽略铆钉、螺栓等连接件,令整个筛箱作为一个零件体,这个零件体包括侧板、横梁和加强筋及弹簧支撑梁。通过MeChaniCal/PRO接口模块导入到ADAMS/View中,软件会自动求解出筛箱的质心,质量和转动惯量。

激振器的结构比较复杂,而且是通过轴承与筛框连接,会给仿真运算带来很多约束,增加计算时间。

首先在PRO/E中建立单组偏心轮的三维图形,利用该软件进行质量属性分析,可以获得偏心轮的质心位置,质量和转动惯量大小,然后在AMADS/view中,在每个侧板上的两个激振器安装座的轴心为Marker点,建立2个Link构件,其Marker点可以代替轴承座,设置该构件的质量为零,并以4个Marker点为圆心建立Cylinde构件,半径和厚度均与实际偏心轮尺寸一致,修改Cylinder构件的质量属性为在PRP/E中计算出的单组偏心轮的质心位置,质量和转动惯量。其后建立激振器的联结轴,这样就完成了激振器的建模。这种对激振器的模拟不但简化了模型的建立,提高了建模效率,减少了仿真运算的复杂性,而且能够保证仿真结果的准确。

在ADAMS/View中利用线性弹簧阻尼器来模拟橡胶弹簧对振动筛的支撑。AMADS/So1Ver利用公式来计算弹簧力:

F=—CdR/dT—K(R—R0)+F0

式中:C为粘滞阻尼系数;K为弹簧刚性系数(K和C为线形弹簧最重要的两个参数);R为弹簧两端相对位移:dR/dT为弹簧两端的相对速度R0为弹簧两端的初始相对位移;F0为弹簧的预作用力。

通过此式可以看出,当C=0时,弹簧阻尼器为一个纯弹簧;当K=0时,弹簧阻尼器为一个纯阻尼。在建立线性弹簧阻尼器前,首先要计算出弹簧在只受振动筛重力作用下的变形量,以确定R0。此外,由于线性弹簧阻尼器只产生一个方向的拉力和阻力,而振动筛在两个方向上都有位移,所以需要分别在弹簧支撑座上建立互相垂直的线性弹簧阻尼器才能准确的模拟橡胶弹簧。同实际情况一样,线性弹簧阻尼器的横向刚度与轴向刚度之比为1:3。

建立完振动筛的三维模型后,需要通过对各个组件添加运动副以约束各个组件间的相对运动关系。根据实际情况,激振器与Link构件之间是旋转运动,需要建立旋转副以约束,Link构件与筛体侧板之间应当是固定的,建立固定副来约束。

直线振动筛通过主、副偏心轮旋转产生正弦规律变化的激振力进行工作,所以对激振器施加铰驱动,即输入与实际相同的转速,ADAMS软件就可以根据各组件间的约束关系仿真出直线振动筛的运动情况。ADAMS/View软件有模型自检工具,为确保模型运动仿真的成功,在进行振动筛运动仿真前,需要对模型进行检验,检验模型中是否存在不当的连接和约束、是否存在没有约束的构件和模型的自由度。