抬（翘）头式刮板堆取料机刮板链条在各俯仰角度下的悬链曲线理论计算十分复杂，且由于刮板质量不均的影响，理论计算无法准确的反应刮板的实际位置。运用运动仿真技术可方便的得出刮板臂架在各俯仰角度下时链条上任意点的坐标，进而可通过这些点的坐标绘制出链条悬链线，准确确定链条长度、导槽尺寸等相关参数。并且，利用参数化的模型可实现利用同一模型仿真多个工况下的悬链线，大幅提高工作效率。
NX运动仿真是在组装完成的机构模型基础上，添加一系列的机构连接和驱动，使机构连接并进行运转，以仿真机构的实际运转过程，研究机构静止或运行时的运动、位移、受力情况，最后得出所需的相应数据。本文所述实例在NX建模模块中建立各个部件的三维模型，然后在NX运动仿真模块中进行动力学运动仿真并得出刮板链条凹弧段在各工况及相应张紧力下各点位置坐标，进而确定整个刮板输送系统在各工况及相应张紧力下的位置。
一、 模型建立：
动力学运动仿真的对象可以是赋予了质量属性的点、线、面等简单几何元素，也可以是带有材料属性的三维模型。对于刮板装置这样的复杂部件无法准确赋予质量属性，所以需要建立刮板装置、链条的三维模型并赋予材料属性，以反应刮板输送系统的质量分布。导槽系统因为其质量属性并不影响悬链线的形状，可只建立简要模型，只需反应出前后导槽仰角、在悬链处与链条接触范围即可。模型建立后装配出悬链处局部刮板输送系统，要保证所装配部分能够包含所有悬链部分，（如图1所示）。模型中的各个组件可预先通过“装配约束”工具装配好，也可以不进行装配约束，直接在运动仿真模块中通过运动副进行连接。为方便管理模型，本文中实例对模型进行了装配约束。
图1 图2
二、 运动仿真：
进入仿真模块后，将分析环境定义为动力学环境。首先，将各个组件定义为相应的运动体。然后在各个运动体上施加约束及建立运动副。对导槽施加固定约束；对抬头侧最后一个链条，在其抬头侧滚轮中心建立固定旋转副；在每个链条铰接处建立旋转运动副，旋转运动副原点选在链条滚轮轴线上；在每个链轮和导槽间定义3D接触。对刮板臂架侧最后一个链条施加沿刮板臂架方向的拉力，这个拉力的值等于此节链条所受的链条张力。
为保证仿真过程中各运动体平稳运动，需在各旋转副及运动体间施加适当的阻尼。若阻尼值过小会导致在仿真时间内整个机构反复震荡，无法得到最终的链条坐标；若阻尼值过大会导致在仿真时间内整个机构运动过慢，未到达最终位置，也无法得到最终的链条坐标。合适的阻尼值因各个刮板输送系统的大小、张紧力的不同而不同，我们可以初设一个阻尼值，然后观察仿真结果中机构的运动情况，再将这个值调大或调小至合适的范围。
编辑动力学分析解算方案，解算方案中设置一个足够整个机构运行到最终位置的解算时间并添加重力加速度。
运行解算方案，得出仿真结果。在仿真结果中播放仿真得出的运动动画，观察机构是否在仿真结束前已运行到最终位置，如果没有运行到最终位置则需要调整阻尼值或解算时间。
本实例最终得出图2所示仿真结果。
三、根据仿真结果绘制悬链线：
解算完成后，我们需要仿真软件输出能够反映链条在运动过程中的位置数据，通常输出这些数据的方式为图表输出（如图3中所示）和表格输出（如图4中所示）。
图3 图4
本例中，将输出悬链段各个刮板链条间旋转副（既相应链条滚轮轴线）的最终X、Y方向位置坐标，坐标系原点及方向为装配模型时所选的原点及方向（本例如图1中所示）。得出各个滚轮轴线X、Y方向位置后即可在CAD软件中绘制出每个链条滚轮中心的位置，将这些滚轮中心相连便形成了真实的刮板悬链线。若想直接得出刮板装置上其它点的位置数据，可在仿真解算前在相应点建立“标记”，通过图标或表格即可输出各个“标记”的位置数据。确定各个滚轮中心位置后便可得出整个刮板输送系统的位置（如图5中所示）。
图5
当需要得出其它工况下（如刮板臂架不同角度、刮板是否取料）的刮板链条位置时，只需修改导槽三维模型的角度及动力学仿真中所输入的链条张力后重新解算仿真即可。
总结：
运用运动仿真技术可方便、快捷的得出刮板臂架在各工况下的链条悬链线，提高了刮板输送系统的设计效率，尤其适用于工况较多的产品。且运动仿真技术计算结果准确可靠，通过三维数模可准确的反应出刮板装置质量分布不均对悬链线形状的影响，无理论计算中简化模型所带来的误差，保证了设计的准确性。
参考文献:
[1] 北京兆迪科技有限公司.《UG NX 12.0运动仿真与分析教程》.北京：机械工业出版社，2018.12