基于ADAMS的某拼接式熨平板振动特性仿真分析

2014-06-04苏玉珍邹明山李平

机床与液压 2014年13期

苏玉珍，邹明山，李平

(湖南三一路面机械有限公司，湖南长沙 410100)

熨平板为摊铺机的主要工作装置，对路面的密实度、平整度起着至关重要的作用。一般熨平板采用箱梁式结构，内部安装振捣机构、振动机构，振捣机构的振捣频率可以根据不同的摊铺厚度、摊铺材料进行调节，从而获得最佳路面平整度及密实度。振捣器的个数一般与熨平板拼装的段数相等，各振捣器随相应的振捣偏心轴上下运动时，存在一定的相位差，即相邻两个振捣器上下运动到达极限位置存在一定时间差。这样在满足振捣器对摊铺料初步捣实的同时，通过不同振捣器间的相位差，减少或者消除振捣器上下运动对熨平板的扰动影响，从而保持熨平板整体的工作稳定性［1－2］。文中采用ADAMS对该熨平板进行动力学分析，在振捣机构工作时，得到拼接式熨平板各个拼接段之间振捣机构的相位差的最佳匹配参数，使得熨平板底板的振动最小，并与试验测试结果进行了比对分析。

1 单振捣机构结构组成

振捣机构位于护板与熨平板之间，悬挂在偏心轴上。液压马达通过皮带传动偏心轴转动，带动振捣器往复运动，从而对摊铺材料进行预压实。单振捣机构如图1所示，主要由振捣轴、振捣器连接座、轴承、偏心套、振捣架、刀片、半联轴器组成。拼接式熨平板各个拼接段振捣器之间通过半联轴器连接，通过调节半联轴器，可实现对熨平板相邻拼接段振捣相位差的调节［3－4］。

图1 单振捣机构结构组成

2 熨平板动力学模型建立及验证

采用MSC公司的ADAMS仿真分析软件，其采用多刚体系统动力学理论，采用拉格朗日方程方法来建立系统动力学方程，可以对虚拟机械系统进行静力学、动力学、运动学分析，并输出位移、速度、加速度、作用力曲线［5－6］。

利用ADAMS与Pro/E的接口，将熨平板主段的Pro/E模型如图2所示，转化为一定格式后导入ADAMS中，建立拼接式熨平板主段动力学模型如图3所示。

图2 拼接式熨平板主段模型

图3 熨平板主段动力学模型

设置振捣转速分别为300 r/min、500 r/min、800 r/min时，得到熨平板底板振动加速度如图4所示。

图4 底板垂向加速度在不同振捣转速下仿真曲线

表1列出了仿真分析得到的振动加速度与理论值，从表中可以看出，仿真结果与理论值的误差最大为8.56%，验证了仿真模型的正确性。

表1 不同振捣转速下底板垂向加速度理论值与仿真值对比

从以上分析结果，可以得到以下的结论:此熨平板仿真模型是准确的，可以在此模型基础上进行下一步的分析;熨平板底板的振动加速度随振捣频率的增加而增大。

3 振捣相位差对底板振动的影响

调节此熨平板主段振捣机构的相位差为0°、30°、60°、90°、120°、150°、180°，在振捣转速分别为 300 r/min、500 r/min、800 r/min时，取ADAMS仿真得到熨平底板振动加速度稳定后的峰值进行比对，仿真数据见表2，底板振动加速度曲线见图5—7。

表2 振捣相位差对底板加速度影响仿真结果

图5 振捣转速为300 r/min在振捣相位差不同时底板垂向加速度曲线

图6 振捣转速为500 r/min在振捣相位差不同时底板垂向加速度曲线

图7 振捣转速为800 r/min在振捣相位差不同时底板垂向加速度曲线

图8为同一段熨平板底板加速度与相位差、振捣转速之间的变化关系。由分析结果可知，当该熨平板主段两单振捣器的相位差为120°时，熨平板底板沿垂向的振动加速度最小。

4 试验测试结果对比

图9为熨平板底板加速度试验测试现场。试验通过强力磁座将加速度传感器吸附在底板上，为保证测试工况的一致性，将熨平底板提升至距地面0.2～0.3 m的位置，并调整好振捣相位差。利用德维创数采仪记录底板加速度测试曲线，图10、图11分别为振捣相位差为180°和120°时对应的加速度测试曲线。

图9 熨平底板加速度试验测试现场

图10 振捣频率为500 r/min在振捣相位差为180°时底板垂向加速度测试曲线

图11 振捣频率为500 r/min在振捣相位差为120°时底板垂向加速度测试曲线

从图11可知，左右主段之间相位差为120°时，底板加速度峰值为0.068g;左右主段之间相位差为180°时，底板加速度峰值为0.076g;且从加速度测试曲线图来看，振捣相位差为120°时的底板振动加速度明显低于相位差为180°的情况。说明在振捣相位差为120°时，开启振捣动作后，振捣机构产生的惯性力相对较小，降低了振捣器上下运动对熨平板的扰动影响，从而保持熨平板整体的工作稳定性。