WCA September 2016

使用 CAE 工具设计分析 大型行星式绞缆机

作者： MFL 集团 Giorgio Pirovano 和 EnginSoft SpA 有限公司 Fabiano Maggio

简介 设计使用退捻方法的绞合紧密行星式机并 不简单，因为全部部件的旋转会导致难以 预测的动态效果；特别是在因量大、装 载配置及旋转速度导致的极端情况下更 是如此。为避免可能风险及获得最精确设 计效果， MFL 拟在此项目上与 EnginSoft 合作应用其可靠的模拟能力。在此项目 上， EnginSoft 负责执行该机械的全部动态 评估。为获取可靠、准确结果，有必要使 用强大、通用的多体软件： RecurDyn ® 另 外一方面， MFL 须完成所有部件的设计以 符合强度及使用寿命的结构要求。 方法及问题定义 该大型机器将用于生产不同直径及组合线 缆，因此装在机器上的线轴须可有不同尺 寸及可安装于主转子的不同位置。同时,由 于缠绕问题，线轴本身就是不平衡的。这 将导致可用于分析的各种不同装载情形。 实验目标为找出在马达需要之马力及部件 压力方面找出承受极限。 EnginSoft 的工程师们将通过动态模拟找出 极端情况。该方法首先做一个极端情形配 置分析。之后,与 MFL 一起，进行各种限量 负荷分析。下一步通过之前定义的极端情 况进行各种负荷情况的动态模拟。最后可 以得出整个机器的极端工作情况。也即试 验设计的科学、精确应用。 刚体动力模型 执行刚体动力分析；内部负荷及电机功率 力矩主要依靠移动部件的加速和惯性,因 此没有明确引入灵活度的需要(如引入,会 极大增加计算要求)。 始于该机器的 MFL 3D 几何结构，该动态 模型由 RecurDyn ® 环境定义。结果为超过 100 个机身的精确模型。多数惯量属性由 CAD 自动生成，但有几个机身由该多体软 件按照参数生成。 显然，不同机身之间联系关系完美模拟 了真实动力联系(齿轮、轴等)以获得在 自由度方面尽可能贴近真实机器的情况 模拟。

单笼

单笼

单笼

❍ 图 1 : 篮筐式捻股机上的旋转

❍ 图 2 : 单一篮筐捻股机

线轴尺寸

线轴组合

试验设计

线轴失衡

电机功率

部件负载

❍ 图 3 : 方法及试验设计方法

❍ 图 4 : 篮筐式退扭

功率 (kW)

转矩 (Nm)

速度 (rpm)

速度 (rpm)

❍ 图 5 : 感应电机功率及力矩曲线

退扭机1——转动2——转矩 时间 (s)

❍ 图 6 : 退扭轴上速度及力矩

❍ 图 7 : 齿轮力矩曲线

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Wire & Cable ASIA – September/October 2016