基于模态分析的高速卷绕头卡盘轴动态特性研究

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高速卷绕头是生产化纤关键设备之-，近年来，随着化纤应用领域的扩大，人们对化纤的需求量也呈逐年递增的趋势，促使企业需要更高生产效率的高速卷绕头，化纤长丝卷绕的质量直接与高速卷绕头卡盘轴的动态特性相关，所以研究卡盘轴的动态特性既可以满足市场的需求，也可以提高化纤纺丝卷绕的精度口].2010年清华大学自动化院对高速卷绕头的槽筒利用三维软件建模，导人 ansys动态分析软件进行动态分析取得其固有频率，利用其解决了槽筒的振动问题[2 ；近年来国内外学者采用不同的方法对高速卷绕头卡盘轴进行运动学分析研究，但是这些研究都是通过计算软件仿真得到卡盘轴的动态特性参数，都没有对其进行实验性研究[3]，本文是利用在现场对卡盘轴进行实验性分析的结果来验证软件分析的正确性。

1 计算机软件仿真1.1 数学建模高速卷绕头主要是由电气柜、卡盘轴、槽辊等部件组成.在高速卷绕头工作过程中，3个主要部件都是由电机驱动做旋转运动，卡盘轴是将化纤长丝卷绕成丝饼的关键部件，其旋转精度的高低直接影响到丝饼缠绕质量[。。

卡盘轴是圆柱形结构，如图 1所示，根据卡盘轴的结构和工作特点，在保持其力学性能不变的条件下，对卡盘轴的结构进行简化，去掉其上分布的压力顶头，圆角和法兰盘上的螺丝孔，再利用 ansysworkbench软件进行建模并且网格化分，对光轴部分采用自由网格化分，而其与法兰盘连接部位工作时应力比较大，要对进行网格细化，以保证计算结果的准确性，卡盘轴有限元网格化分的单元数 1 945，节点数 3 691，如图 2～3所示。

收稿 日期：2012-12-19通讯作者：袁建畅(1954-)，男，陕西省西安市人，西安工程大学教授。主要从事机电产品振动故障等方面的研究.Email：yuanjianchang###yahoo.com.cn