窥探—巴氏合金轴瓦离心浇铸及浇铸装置动力学仿真

如所周知，重力浇铸巴氏合金易出现很多缺陷，而离心浇铸能从根本上保证浇铸层的致密性，消除巴氏合金浇铸出现的裂纹、夹渣、气孔及脱壳等质量缺陷，并且增加其与基体的结合牢固度，因而在国内外得到广泛应用。

大型电机行业所需轴瓦皆为小批量生产，由于种类多，尺寸、重量差异大，增加了轴瓦挂巴氏合金的技术难度。对于尺寸较大轴瓦基体，其合金浇铸难度首先是克服工件因质量分布不均或装夹偏心造成受离心力作用导致工件飞出引发的伤害。于此，建立虚拟样机预先对离心浇铸装置进行动力学仿真，测量浇铸装置在高速旋转时各部件所受之约束反力。

笔者先于proe中进行三维建模，而后导入机械系统动力学分析软件Adams中进行运动仿真，测量得到相关力学性能曲线相图，为浇铸方案的可行性提供理论数值依据。

一、离心浇铸装置的三维建模

图1所示离心浇铸装置的三维简易模型，其中1—底板，2—工件，3—上压板，4—紧固螺栓(三处均布)。同时，在上压板处开有巴氏合金浇铸口。值得强调的是，考虑实际状况工件、相关部件的质量分布不均匀以及装夹偏置，笔者预设工件偏心距e=15mm。

图1 离心浇铸装置三维数字化模型

二、离心浇铸装置动力学模型

Adams软件中建立动力学模型，添加各部件之间约束，以预紧弹簧替代紧固螺栓，添加驱动力矩，设定转速200r/min，即1200度/秒。至此，离心浇铸装置动力学仿真模型建立完成。

图2 离心浇铸装置动力学模型

三、运动仿真及结果

运行。(建议在wifi环境下观看)

 

取仿真时间t=1s，测量浇铸装置转动副处受力和驱动轴转矩，分别如图3、图4所示。

图3 转动副约束反力

    图4 驱动轴转矩

据此，可对离心浇铸装置其运转有理论数值上的认识。