聯合仿真技術在激振振槽偏心塊調節中的應用

崔嵬 陳傳通 陳孔軍 聶鵬

摘 要：利用仿真技術在計算機平臺下對設備運行情況進行虛擬仿真，對激振振槽的運動形式進行理論分析，研究了偏心塊在不同夾角情況下及不同的安裝形式對激振振槽運動的影響，解決了制絲生產中出現的頻繁堵料問題，并為設備的維護提出指導性意見。

關鍵詞：仿真技術；激振振槽；偏心塊；調節；應用

0 前言

隨著科技的發展和信息技術的進步，仿真技術在工程日益廣泛應用。通過建立機械系統的數字化樣機模型的仿真技術，可在裝備制造或改造之前分析他們的表現，并反過來指導設計與改造，該技術在煙草行業尚未廣泛應用。目前，卷煙廠制絲設備維修改造均依靠傳統的經驗判斷，無法精確保證設備維修改造的效果。現在以制絲車間激振振槽為研究對象，運用仿真技術對其進行仿真分析，可為該設備的改造提供技術支持與理論指導，為卷煙工廠的數字化建設墊定技術基礎。

1 激振振槽的三維建模

按照參數化建模思想，利用SolidWorks三維建模平臺分別對激振振槽各零件進行建模，通過虛擬裝配得到各部件的裝配模型，最終得到設備的總裝模型。

2 數據模型的轉換

我們需要將激振振槽的三維模型數據轉換，將信息傳遞到動態建模平臺ADAMS中。利用ADAMS軟件的Parasolid輸入和輸出功能，將機構的三維模型保存為.x_t格式，通過Adams/Exchange模塊導入ADAMS中。

3 虛擬樣機參數定義

（1）環境設定：對模型單位和模型所處的慣性場（重力場、電磁場等）進行定義。

（2）質量屬性設定：為激振振槽中每個零件選擇材料，Adams/View會根據所選擇的材料信息，結合振槽的幾何形狀自動計算出振槽質量。

（3）約束設定：ADAMS為每個約束建立一個或多個方程，方程的數目與限制的自由度數相同。

（4）驅動定義：在電機軸和電機之間的旋轉副上添加驅動，完成虛擬樣機的建模。

（5）模型校驗

為了保證仿真的順利進行，需要驗證排除誤差建模，模型已經建立。模型檢查主要是檢查模型中約束的類型和數量、驅動器數量、自由度、冗余約束的存在等。

4 仿真分析

（1）初始化設置

初始化設置是仿真分析的第一步，主要包括仿真輸出、解算器等參數設置。合理的參數設置在很大程度上影響仿真結果，而參數設置的基本原則是在保證仿真精度的前提下節約仿真時間。

解算器的設置是很重要的，因為振動激勵的振幅槽模擬是主要目標，因此，選擇運算精度和穩定性都更好的WSTIFF積分器和SI2積分格式，如圖4所示。

（2）仿真分析

進行仿真分析時，必須將振動電機的轉向設為相向對轉，且兩個振動電機的偏心塊應設定完全一樣。因為兩套相同類型的振動電機安裝在機體振動兩軸相互平行的位置，轉向相反，當有兩個汽車馬達同步，機器產生線性振動。在支撐彈簧剛度一定、電機型號一定的情況下，影響振幅的主要因素是偏心塊的安裝形式，我們對在偏心塊處于60°、120°夾角的情況下對模型在計算機平臺上進行了仿真。由仿真分析得出，在偏心塊夾角60°、120°情況下，前者對應的振槽振幅是后者的1.6倍。根據理論分析的結果，技術人員對偏心塊進行了調節，得到了適合工況的振幅，解決了設備堵料問題。

5 結論及效果

文章提出了運用先進的仿真技術指導設備維護的思想，聯合應用三維建模平臺和動力學仿真平臺建立了激振振槽的虛擬樣機模型，使用聯合仿真技術可以準確得到激振振槽的振動情況。通過仿真分析，得出了偏心塊不同的夾角及安裝形式對激振振槽振動的影響，為設備改造提供精準的理論數據，大大降低了設備改造的風險，節省了人力物力。同時還為設備改造提供了新的途徑，調整時間大大縮短，設備改造的效果得到了保證，也為卷煙工廠的數字化建設提供了一定技術基礎。