利用 ANSYSLS-DYNA 的打捆机送线系统动力学接触仿真分析.pdf

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1、ＣＡＤ／ＣＡＥ／ＣＡＰＰ／ＣＡＭ现代制造工程（ＭｏｄｅｒｎＭａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ）２０１５年第３期利用ANSYS／LS-DYNA的打捆机送线系统倡动力学接触仿真分析郭晓宁，赵雪锋（福州大学机械工程及自动化学院，福州３５０１０８）摘要：与偏心轴配合使用的压线辊的压紧力无法用传统力学方法计算得到，利用ＡＮＳＹＳ／ＬＳ-ＤＹＮＡ软件对打捆机送线系统进行动力学接触仿真分析，得出送线过程中不同的压线辊与驱动轮中心距时压线辊的压紧力及其相应的应力状况，其中压紧力最大且相应最大应力没有超过捆线屈服

2、极限时的中心距即为最优结果。关键词：送线系统；ＡＮＳＹＳ／ＬＳ-ＤＹＮＡ软件；接触分析；压紧力中图分类号：ＴＰ３９１文献标志码：Ａ文章编号：１６７１—３１３３（２０１５）０３—００５８—０５DynamiccontactemulateanalysisofbalerwirefeedingsystemwithANSYS／LS-DYNAＧｕｏＸｉａｏｎｉｎｇ，ＺｈａｏＸｕｅｆｅｎｇ（ＳｃｈｏｏｌｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇａｎｄＡｕｔｏｍａｔｉｏｎ，ＦｕｚｈｏｕＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｆｕｚｈｏｕ３５

3、０１０８，Ｃｈｉｎａ）Abstract：Ｔｈｅｐｒｅｓｓｉｎｇｆｏｒｃｅｏｆｌｉｎｅｐｒｅｓｓｉｎｇｒｏｌｌｅｒｕｓｅｄｗｉｔｈｅｃｃｅｎｔｒｉｃｓｈａｆｔｃａｎｎｏｔｂｅｏｂｔａｉｎｅｄｂｙｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌｍｅｃｈａｎｉｃａｌｍｅｔｈｏｄ，ｂａｌｅｒｗｉｒｅｆｅｅｄｉｎｇｓｙｓｔｅｍｄｙｎａｍｉｃｅｍｕｌａｔｉｏｎａｎａｌｙｓｉｓｉｓｏｐｅｒａｔｅｄｗｉｔｈＡＮＳＹＳ／ＬＳ-ＤＹＮＡｓｏｆｔｗａｒｅ．Ｔｈｒｏｕｇｈａｎａｌｙｓｉｓ，ｃａｎｇｅｔｔｈｅｐｒｅｓｓｉｎｇｆｏｒｃｅａｎｄｃｏｒｒｅｓｐｏｎ

4、ｄｉｎｇｓｔｒｅｓｓｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｔｈｅｗｉｒｅｆｅｅｄｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓａｔｄｉｆｆｅｒｅｎｔｃｅｎｔｅｒｄｉｓｔａｎｃｅｓａｎｄｔｈｅｃｅｎｔｅｒｄｉｓｔａｎｃｅｗｉｔｈｔｈｅｍａｘｉｍｕｍｐｒｅｓｓｉｎｇｆｏｒｃｅａｎｄｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇｍａｘｉｍｕｍｓｔｒｅｓｓｂｅｉｎｇｌｏｗｅｒｔｈａｎｔｈｅｂｕｎｄｌｅｌｉｎｅｙｉｅｌｄｌｉｍｉｔｉｓｔｈｅｏｐｔｉｍａｌｒｅｓｕｌｔ．Keywords：ｗｉｒｅｆｅｅｄｉｎｇｓｙｓｔｅｍ；ＡＮＳＹＳ／ＬＳ-ＤＹＮＡｓｏｆｔｗａｒｅ；ｃｏｎｔａｃｔａ

5、ｎａｌｙｓｉｓ；ｐｒｅｓｓｉｎｇｆｏｒｃｅ０引言送线系统是打捆机的核心部件，可为捆线运动提供所必须的摩擦力。摩擦力的大小是通过调整压线辊和驱动轮的中心距从而改变压线辊对捆线的压紧状况来控制的。［１］送线系统中的压紧装置有偏心轴压紧装置和［２-３］蝶形弹簧压紧装置，本文采用的是偏心轴压紧装置。送线系统结构简图如图１所示，其中驱动轮由液压马达（图１中马达省略）带动旋转；四个压线辊和两个偏心轴配合使用，由液压缸驱动偏心轴旋转从而改图１送线系统结构简图１．驱动轮２．压线辊３．捆线４．偏心轴５．液压缸６．活塞杆变压线辊

6、对捆线的压紧状况。压线辊压紧捆线，驱动轮旋转时捆线和驱动轮的接触面会产生摩擦力，捆线对于采用蝶形弹簧压紧装置的送线系统，文献在摩擦力的作用下沿着驱动轮和压线辊之间的线槽［２］应用相关力学理论知识结合实验测得的数据，求运动，完成送线和抽线动作。出了压线辊的压紧力大小，但对于采用偏心轴压紧装倡福建省教育厅资助项目（ＪＡ１００２７）５８郭晓宁，等：利用ＡＮＳＹＳ／ＬＳ-ＤＹＮＡ的打捆机送线系统动力学接触仿真分析２０１５年第３期置的送线系统，目前无法用传统力学方法计算得到压向的旋转。对ｓｏｌｉｄ１６４单元，不需设置实

7、常数，采用缺线辊的压紧力。文献［１］通过ＡＮＳＹＳ／ＬＳ-ＤＹＮＡ软省算法。件，求出了压线辊的压紧力大小，但其对于整个模型１．４划分网格都采用ｓｏｌｉｄ１６４单元，由于此种单元不具有转动自由考虑到简化后的模型形状规则，所以采用ｓｗｅｅｐ度，因而不能很好地模拟送线系统的实际工作状况。命令划分网格。分配单元类型、材料编号和实参数，［４-５］本文借鉴齿轮接触分析的方法，采用ｓｏｌｉｄ１６４并进行相关设置后和具有转动自由度的ｓｈｅｌｌ１６３单元，对送线系统进行得到接触模型的网接触仿真分析，得到最大压紧力和相应的应力分

8、布格划分结果，如图３状况。所示。整个送线系统共划分为１４６２２１分析前处理个单元、１６３７９个节１．１建立几何模型点，其中驱动轮内表由于四个压线辊在打包过程中的受力情况完全面及其除去内表面相同，只需取一个压线辊研究即可。在ＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓ软图３接触模型的网格划分结果部分的单元数分别件中建立简化模型，如图２所示。当压线辊和驱动轮为１１９６个和７２６７个，捆线单元数为２７２０个，压线的中心距为２０１