油锯不等节距锯链系统的动力学分析

1、摘要：油银是林业生产中重要的采伐工具，时，银链高速运转，其动力学特性直接影响油银寿命。针对锯链系统中传动片与连接片节距不相等这一特殊情况，建立了油锯锯链结构的动力学模型。结合单步积分法理论,编制了一套求解这一特殊结构动力学数学模型的计算机仿真程序。利用上述程序对某型油锯锯链系统的动力学特性进行分析，并与该锯链系统在 ADAMS 中获取的动力学结果作比较,验证了动力学理论模型的正确性。关键词：油锯；不等节距;动力学模型；单步积分法;ADAMS油锯是林区、园艺机械化采伐作业中广泛使用的一种小型机械。从广义上讲,锯链是一种特殊的齿形链。时油锯锯链最高速度能达到12000r/min,高速重载的锯链寿命

2、很短,这一瓶颈制约着油锯工业的进一步发展。现有市场上销售的锯链绝大多数为不等节距锯链，由于国外技术的保密，国内油锯行业对不等节距锯链的运动特性了解很少。因此,研究油锯不等节距锯链系统的动力学模型，了解运动规律，对新型号油锯锯链的设计和开发以及延长锯链寿命,具有重要五分钟起床把鱼杀了，中午好做“葱烤河鲫鱼”。我还可以少买一个意义。1 油锯锯链的结构以及节圆半径求解根据锯链的结构和齿形的不同，锯链可分为直齿式和切齿片式 2 种。油锯锯链采用切齿片形式的万能锯链,1 所示。一条完整的锯链是按照右切齿片、安全传动片、连接片、传动片、左切齿片、安全传动片、连接片、传动片、右切齿片这个顺序交替由销轴铆接在

3、一起的。在动力学方程建立过程中，简化模型,将这种锯链形式看成由不等节距的连接片和传动片 2种链节交替构成。图 2 中有展示。油锯时,锯链与链轮啮合传动，这一过程与传统等节距滚子链啮合过程不尽相同，链轮节圆半径的确定要考虑到结构的差异。根据不等节距油锯链条和星型链轮啮合理论&_3,结合图 2,有如下的理论节圆半径公式：将动链轮齿数 z 及链片节距 q，代入到式(2)中，可求得链轮节圆半径 R。五分钟起床把鱼杀了，中午好做“葱烤河鲫鱼”。我还可以少买一个2 油锯锯链多刚体动力学模型在链条高速运转时，紧边部分为边，反映出油锯锯链的典型动力学特性,链条松边部分为辅佐边。另外，本文在分析

4、油锯锯链的动力学特性时,将链传动转化为闭环多刚体动力学模型。2.1 锯链的模型化油锯中作为链节的传动片和连接片交替由销轴铆接在一起，同心性好。销轴与链节之间的间隙忽略不计。整个链节在动力学模型中可以看成是刚性杆,并将杆件的质量等效至链节的两端。紧边链条可以看作为由各个刚性杆铰接而成，将链轮模型化为刚性臂，并且可以认为它在分度圆上与紧边铰接。假定紧边链条为 n 个链节,则链传动多刚体动力学系统是由（n+3)个杆组成的闭环多杆系统。3 所示。2.2 多刚体动力学方程的建立在多刚体动力学方程建立的过程中，忽略摩擦力的作用，且只对链传动的紧边部分进行研究。链传动的多刚体动力学模型简化为（n+3)杆五分

5、钟起床把鱼杀了，中午好做“葱烤河鲫鱼”。我还可以少买一个机构，图 3 链传动多刚体动力学模型图 4 第 i 个链节的受力示意图图中：F：+1为第（i+1)个链节对第 i 个链节的作用力在 x 方向上的分量;f：+1 第（i+1)个链节对第 i 个链节的作用力在 y 方向上的分量。解由方程（2)至方程（9)构成的方程组将(n+3)杆机构设置在特定的位置，链节的几何参数（各链节的位置和链轮角度）已知，即方程组中 G,y,p 为已知，油锯锯链的运动参数已知，即 6,p 已知，因而通过链传动动力学方程可求得此位置的加速度和力参数。应用龙格库塔法的单步几分的思想,设置初状态求解出下一个状态的参数。针对本

6、文中的动力学方程组，设置 1 个节距为 1 个步长。根据初始状态的几何参数与运动参数，求解出这个步长结束时的状态，即链条移动 1 个节距的长度时的状态。将这个新状态作为初值再代入方程组中求解,进而一步步地求解出方程组的数值解 66。以国产某型号油锯锯链为例进行仿真计算。五分钟起床把鱼杀了，中午好做“葱烤河鲫鱼”。我还可以少买一个已知:连接片节距长为 8.91mm、质量为 1.29g,传动片节距长为 7.56mm、质量为 1.906g,主动轮与从动轮齿数均为 8,中心距长度为 658.80mm,动力矩与阻力矩为 1193.75N•mm。主动轮与电机相连,外界影响复杂。本文对油锯

7、锯链的动力学特性的研究,主要以从动轮为讨论对象。图 6 是本型号油锯锯链系统稳定运行以后等时间间隔点图 6 从动轮角速度变化曲线观察图 6，从动轮的角速度不是恒定不变的，有峰值的出现,这一现象能正确反映链传动的多边形效应特性。另外从图中可以得出从动轮角速度的变化范围为7800r/min&12316;9300r/min,平均每分钟约运行 8300 转。4 不等节距油锯锯链动力学理论模型的验证油锯锯链传动系统的运动学和动力学仿真也可采用 ADAMS 软件来进行。根据第 3 节中，该型号油锯锯链系统的参数，在 ADAMS 软件中建立模型卜 8,7 所示。五分钟起床把鱼杀了，中午好做“葱烤河鲫

8、鱼”。我还可以少买一个图 7 油锯锯链系统仿真模型图运行仿真程序得出仿真结果，从动轮的角速度变化情况 8 所示。图 8 中，从动轮角速度的变化范围为46500°/s,56500°/s,相当于7750r/min9350r/min。油锯锯链系统在 ADAMS中运动仿真结果与图中所展示的结果具有高度的一致性，也证明了本文理论的实用性。5 结束语针对油锯锯链系统中的连接片与传动片节距不等特性,本文建立了完整的动力学方程组。这一理论将等节距链传动动力学给予新的发展。具体到油锯锯链生产行业上,生产者不再是停留在简单的对国外油锯锯链的仿制上,可以改进设计新型号王、从动轮刚性受力情况 5 所示。4 个周期中，从动轮的角速度变化曲线。油锯锯链系