CN105674754B - 烧结环冷机卸料曲轨设计方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种烧结环冷机卸料曲轨的设计方法,是为了环冷机台车在卸料时不抖动,不摆动,增加球铰接轴承的寿命而设计。本发明所述的方法做出的曲轨的轨迹更准确,使台车内外两车轮升降同步。先根据烧结工艺,作出符合工艺要求的内轨的轨迹,根据台车内外两车轮同步的工作特性要求,从车轮在内轨的轨迹映射出车轮在外轨的轨迹。从而达到台车卸料平稳,内外车轮同步升降,不产生左右摆动现象,延长球铰接轴承的寿命。
Description
技术领域
本发明涉及一种烧结环冷机卸料曲轨设计方法。
背景技术
经过烧结机的烧结料进入环冷机冷却,烧结料在装料区装入环冷机台车,台车绕环冷机回转中心沿水平轨道行走一周,烧结料缓慢冷却,冷却好后,台车进入卸料区进行卸料,台车在卸料区完成卸料后,进入装料区重新装入新的高温烧结料。卸料曲轨就是安装在卸料区,与水平轨道连接成闭合的轨道***。当台车进入卸料区后,轨道缓缓倾斜下行,台车的车轮会绕着自转轴向下摆动,此时,台车即绕着环冷机中心公转,又会绕着自转轴产生自转,在台车摆动到最低点,完成卸料后,空的台车就要快速升起,回到水平轨道上,进入装料区。在卸料区,两轮子的轮缘走过的轨迹就是两条曲轨的形状。
目前,烧结环冷机的曲轨的曲线都近似地看成是在一球面上,即曲线上任一点都符合X2+Y2+Z2=R2。但事实上,轮缘走过的轨迹并不在一个球面上。首先,台车自转轴的轴线不经过环冷机回转中心,当台车自转时,轮芯走过的轨迹不在一个球面上。另外,在台车下降升起的过程中,台车车轮轮缘与轨道接触点相对轮芯是绕轮芯转动的,并不是与轮芯相对位置固定。当台车在水平轨道上行走时,台车内、外车轮的轮芯通过环冷机中心,与轨道接触点在轮芯正下方,两点连线也通过环冷机中心,但台车自转轴不通过环冷机中心,而且轨道面与自转轴高差比较大,如果把两条曲轨的曲线近似当成是在两个球面上,则两球面的球心不重合,而且球心位置不固定。因此,把曲轨近似在一个球面上是不合适的。
发明内容
针对上述问题,本发明提供一种能够精确确定环冷机曲轨的烧结环冷机卸料曲轨设计方法。
为达到上述目的,本发明烧结环冷机卸料曲轨设计方法,包括
S1以环冷机的中心为原点O、环冷机中心线为Z轴、卸料区中心线为Y轴,建立空间坐标系OXYZ;
以中心原点O在内水平轨圆周面上的投影点为原点O’1,X轴、Z轴在内水平轨圆周面上的投影为X’1、Z’1建立坐标系X’1O’1Z’1;
以中心原点O在外水平轨圆周面上的投影点为原点O’2,X轴、Z轴在外水平轨圆周面上的投影为X’2、Z’2建立坐标系X’2O’2Z’2;
S2.11根据烧结环冷机的工艺要求,在内水平轨圆周面X1’O1’Z1’上作出符合工艺要求的内轮轮芯轨迹投影曲线g(x1’,z1’)=0,g(x1’,z1’)=0是内轮芯轨迹以Z轴为中心在内水平轨圆周平面上的投影;
S2.12根据内轮轮芯轨迹投影曲线,得到台车内轮轮芯的空间轨迹曲线;
S2.13根据内轮投影曲线以及台车内轮与外轮的对应关系,得到外轮轮芯在外水平轨曲面上的外轮轮芯投影曲线以及外轮轮芯的空间轨迹曲线;
或
S2.21根据烧结环冷机的工艺要求,在外水平轨圆周面X2’O2’Z2’上作出符合工艺要求的外轮轮芯轨迹投影曲线h(x2’,z2’)=0,h(x2’,z2’)=0是外轮芯轨迹以Z轴为中心在外水平轨圆周平面上的投影;
S2.22根据外轮轮芯轨迹投影曲线,得到台车外轮轮芯的空间轨迹曲线;
S2.23根据外轮投影曲线以及台车内轮与外轮的对应关系,得到内轮轮芯在内水平轨曲面上的内轮轮芯投影曲线以及内轮轮芯的空间轨迹曲线。
进一步地,所述的步骤S2.12中根据内轮轮芯轨迹投影曲线,得到的台车内轮轮芯的空间轨迹曲线表示如下式:
进一步地,所述的步骤S2.13中根据内轮投影曲线以及台车内轮与外轮的对应关系,得到外轮轮芯在外水平轨曲面上的外轮轮芯投影曲线以及外轮轮芯的空间轨迹曲线,具体包括:
根据弧长d1/d2=r1/r2以及台车内轮与台车外轮的转角相等,得到外轮轮芯在外水平轨曲面上的投影曲线表示如下式:
外轮轮芯的轨迹曲线表示如下式:
其中,l1、l2为内轮轮芯和外轮轮芯到自转轴的垂直距离;
e为台车自转轴到三角梁的水平距离;
r1、r2为分别为内水平轨半径和外水平轨半径;
d1为三角梁中心在内水平轨圆周面X1’O1’Z1’上的投影点到Z1’轴的弧长;
d2为三角梁中心在外水平轨圆周面X2’O2’Z2’上的投影点到Z2’轴的弧长;
m1、m2为内轮轮芯和外轮轮芯在三角梁上的投影点到环冷机中心O的距离;
β1、β2为内轮轮芯和外轮轮芯分别到自转轴的投影线与台车上表面的夹角。
进一步地,所述的步骤S2.22中根据外轮轮芯轨迹投影曲线,得到的台车外轮轮芯的空间轨迹曲线表示如下式:
进一步地,所述的步骤S2.23中根据内轮投影曲线以及台车内轮与外轮的对应关系,得到内轮轮芯在内水平轨曲面上的内轮轮芯投影曲线以及内轮轮芯的空间轨迹曲线,具体包括:
根据弧长d1/d2=r1/r2以及台车内轮与台车外轮的转角相等,得到内轮轮芯在内水平轨曲面上的投影曲线表示如下式:
内轮轮芯的轨迹曲线表示如下式:
其中,l1、l2为内轮轮芯和外轮轮芯到自转轴的垂直距离;
e为台车自转轴到三角梁的水平距离;
r1、r2为分别为内水平轨半径和外水平轨半径;
d1为三角梁中心在内水平轨圆周面X1’O1’Z1’上的投影点到Z1’轴的弧长;
d2为三角梁中心在外水平轨圆周面X2’O2’Z2’上的投影点到Z2’轴的弧长;
m1、m2为内轮轮芯和外轮轮芯在三角梁上的投影点到环冷机中心O的距离;
β1、β2为内轮轮芯和外轮轮芯分别到自转轴的投影线与台车上表面的夹角。
本发明烧结环冷机卸料曲轨设计方法,根据台车车轮的运动轨迹来确定曲轨的曲线,精准合理,可以使台车运行平稳。
附图说明
图1为本发明卸料区的位置与曲轨的形状的模型图;
图2为本发明中的台车平面模型图;
图3为本发明中的台车立面模型图;
图4为本发明中台车处于卸料时在水平轨道圆周面上的投影模型图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的描述。
实施例1
本实施例烧结环冷机卸料曲轨设计方法,包括
以环冷机的中心为原点O、环冷机中心线为Z轴、卸料区中心线为Y轴,建立空间坐标系OXYZ;
以中心原点O在内水平轨圆周面上的投影点为原点O’1,X轴、Z轴在内水平轨圆周面上的投影为X’1、Z’1建立坐标系X’1O’1Z’1;
以中心原点O在外水平轨圆周面上的投影点为原点O’2,X轴、Z轴在外水平轨圆周面上的投影为X’2、Z’2建立坐标系X’2O’2Z’2;
S2.11根据烧结环冷机的工艺要求,在内水平轨圆周面X1’O1’Z1’上作出符合工艺要求的内轮轮芯轨迹投影曲线g(x1’,z1’)=0,g(x1’,z1’)=0是内轮芯轨迹以Z轴为中心在内水平轨圆周平面上的投影;
S2.12根据内轮轮芯轨迹投影曲线,得到台车内轮轮芯的空间轨迹曲线;
S2.13根据内轮投影曲线以及台车内轮与外轮的对应关系,得到外轮轮芯在外水平轨曲面上的外轮轮芯投影曲线以及外轮轮芯的空间轨迹曲线。
先建立空间坐标系OXYZ,如图1、图2所示,再在内水平轨和外水平轨的圆周面上建立X1’O1’Z1’、X2’O2’Z2’平面坐标系,以O点沿Y轴方向在水平轨圆周面上的投影点O’为原点,以X、Z轴在圆周平面上的投影为X’、Z’轴;根据烧结环冷机的工艺要求,在X1’O1’Z1’平面上作出符合工艺要求的内轮轮芯轨迹投影曲线g(x1’,z1’)=0,g(x1’,z1’)=0是内轮芯轨迹以Z轴为中心在内水平轨圆周平面上的投影;
根据内轮投影曲线以及台车内轮与外轮的对应关系,得到外轮轮芯在外水平轨曲面上的外轮轮芯投影曲线。
由图3、图4知
α1=α2=γ1-β1=γ2-β2
由以上各式可得式(2)
由图2和图4知
x'2=d2-c2
由以上各式可得式(1)
关于轮芯轨迹的空间曲线,由图2、图3和图4知
x=OD×sinθ
y=x×cotθ
AD=l×cosγ+e
由以上各式,可得内轮、外轮轮芯的轨迹曲线
即内轮轮芯的曲线
外轮的轮芯轨迹曲线为
式中,l1、l2为内轮轮芯和外轮轮芯到自转轴的垂直距离;
e为台车自转轴到三角梁的水平距离;
r1、r2为分别为内水平轨半径和外水平轨半径;
m1、m2为内轮轮芯和外轮轮芯在三角梁上的投影点到环冷机中心O的距离;
α1、α2为台车内轮、外轮向下摆动的角度;
β1、β2为内轮轮芯和外轮轮芯分别到自转轴的投影线与台车上表面的夹角;
γ1、γ2为内轮轮芯和外轮轮芯分别到自转轴的投影线与水平面的夹角;
d1为三角梁中心在内水平轨圆周面X1’O1’Z1’上的投影点到Z1’轴的弧长;
d2为三角梁中心在外水平轨圆周面X2’O2’Z2’上的投影点到Z2’轴的弧长;
c1、c2为内轮轮芯、外轮轮芯在轨道圆周面上到三角梁中心的水平弧长;
θ1、θ2为内轮轮芯、外轮轮芯在水平面上与Y轴的夹角;
φD为车轮直径。
式中x1’、z1’参数为预设变量,根据烧结工艺要求预先确定的参数函数g(x1’,z1’)=0,根据以上各式可得出内外轮轮芯的唯一轨迹,即G1(x1,y1,z1)=0,G2(x2,y2,z2)=0。
轮缘与轨道接触点轨迹与轮芯轨迹成对应关系,轮缘与轨道接触点与轮芯距离为D/2,且它们轨迹的斜率相等,所以轮缘轨迹与轮芯轨迹有唯一对应关系,由轮芯的轨迹曲线即可得唯一的内外轨的曲线:F[G1(x1,y1,z1)]=0,F[G2(x2,y2,z2)]=0。
实施例2
本实施例烧结环冷机卸料曲轨设计方法,包括
S1以环冷机的中心为原点O、环冷机中心线为Z轴、卸料区中心线为Y轴,建立空间坐标系OXYZ;
以中心原点O在内水平轨圆周面上的投影点为原点O’1,X轴、Z轴在内水平轨圆周面上的投影为X’1、Z’1建立坐标系X’1O’1Z’1;
以中心原点O在外水平轨圆周面上的投影点为原点O’2,X轴、Z轴在外水平轨圆周面上的投影为X’2、Z’2建立坐标系X’2O’2Z’2;
S2.21根据烧结环冷机的工艺要求,在外水平轨圆周面X2’O2’Z2’上作出符合工艺要求的外轮轮芯轨迹投影曲线h(x2’,z2’)=0,h(x2’,z2’)=0是外轮芯轨迹以Z轴为中心在外水平轨圆周平面上的投影;
S2.22根据外轮轮芯轨迹投影曲线,得到台车外轮轮芯的空间轨迹曲线;
S2.23根据外轮投影曲线以及台车内轮与外轮的对应关系,得到内轮轮芯在内水平轨曲面上的内轮轮芯投影曲线以及内轮轮芯的空间轨迹曲线。
本实施例中,所述的步骤S2.22中根据外轮轮芯轨迹投影曲线,得到的台车外轮轮芯的空间轨迹曲线表示如下式:
本实施例中,所述的步骤S2.23中根据外轮投影曲线以及台车内轮与外轮的对应关系,得到内轮轮芯在内水平轨曲面上的内轮轮芯投影曲线以及内轮轮芯的空间轨迹曲线,具体包括:
根据弧长d1/d2=r1/r2以及台车内轮与台车外轮的转角相等,得到内轮轮芯在内水平轨曲面上的投影曲线表示如下式:
内轮轮芯的轨迹曲线表示如下式:
其中,l1、l2为内轮轮芯和外轮轮芯到自转轴的垂直距离;
e为台车自转轴到三角梁的水平距离;
r1、r2为分别为内水平平轨半径和外水平轨半径;
d1为三角梁中心在内水平轨圆周面X1’O1’Z1’上的投影点到Z1’轴的弧长;
d2为三角梁中心在外水平轨圆周面X2’O2’Z2’上的投影点到Z2’轴的弧长;
m1、m2为内轮轮芯和外轮轮芯在三角梁上的投影点到环冷机中心O的距离;
β1、β2为内轮轮芯和外轮轮芯分别到自转轴的投影线与台车上表面的夹角。
以上,仅为本发明的较佳实施例,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可轻易想到的变化或替换,都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此,本发明的保护范围应该以权利要求所界定的保护范围为准。
Claims (4)
1.一种烧结环冷机卸料曲轨设计方法,其特征在于,包括
S1以环冷机的中心为原点O、环冷机中心线为Z轴、卸料区中心线为Y轴,建立空间坐标系OXYZ;
以中心原点O在内水平轨圆周面上的投影点为原点O′1,X轴、Z轴在内水平轨圆周面上的投影为X′1、Z′1建立坐标系X′1O′1Z′1;
以中心原点O在外水平轨圆周面上的投影点为原点O′2,X轴、Z轴在外水平轨圆周面上的投影为X′2、Z′2建立坐标系X′2O′2Z′2;
S2.11根据烧结环冷机的工艺要求,在内水平轨圆周面X1’O1’Z1’上作出内轮轮芯轨迹投影曲线g(x1’,z1’)=0,g(x1’,z1’)=0是内轮芯轨迹以Z轴为中心在内水平轨圆周平面上的投影;
S2.12根据内轮轮芯轨迹投影曲线,得到台车内轮轮芯的空间轨迹曲线;
S2.13根据内轮投影曲线以及台车内轮与外轮的对应关系,得到外轮轮芯在外水平轨曲面上的外轮轮芯投影曲线以及外轮轮芯的空间轨迹曲线;
或
S2.21根据烧结环冷机的工艺要求,在外水平轨圆周面X2’O2’Z2’上作出外轮轮芯轨迹投影曲线h(x2’,z2’)=0,h(x2’,z2’)=0是外轮芯轨迹以Z轴为中心在外水平轨圆周平面上的投影;
S2.22根据外轮轮芯轨迹投影曲线,得到台车外轮轮芯的空间轨迹曲线;
S2.23根据外轮投影曲线以及台车内轮与外轮的对应关系,得到内轮轮芯在内水平轨曲面上的内轮轮芯投影曲线以及内轮轮芯的空间轨迹曲线;
所述的步骤S2.12中根据内轮轮芯轨迹投影曲线,得到的台车内轮轮芯的空间轨迹曲线表示如下式:
其中,x1、y1、z1为内轮轮芯在空间坐标系OXYZ中的坐标;
x1’,z1’为内轮轮芯在坐标系X′1O′1Z′1中的坐标;
l1为内轮轮芯和外轮轮芯到自转轴的垂直距离;
e为台车自转轴到三角梁的水平距离;
r1、为内水平轨半径;
m1为内轮轮芯和外轮轮芯在三角梁上的投影点到环冷机中心O的距离。
2.根据权利要求1所述的烧结环冷机卸料曲轨设计方法,其特征在于,所述的步骤S2.13中根据内轮投影曲线以及台车内轮与外轮的对应关系,得到外轮轮芯在外水平轨曲面上的外轮轮芯投影曲线以及外轮轮芯的空间轨迹曲线,具体包括:
根据弧长d1/d2=r1/r2以及台车内轮与台车外轮的转角相等,得到外轮轮芯在外水平轨曲面上的投影曲线表示如下式:
外轮轮芯的轨迹曲线表示如下式:
其中,x1、y1、z1为内轮轮芯在空间坐标系OXYZ中的坐标;
x1’,z1’为内轮轮芯在坐标系X′1O′1Z′1中坐标;
x2、y2、z2为外轮轮芯在空间坐标系OXYZ中的坐标;
x2’,z2’为外轮轮芯在坐标系X′2O′2Z′2中的坐标;
l1、l2为内轮轮芯和外轮轮芯到自转轴的垂直距离;
e为台车自转轴到三角梁的水平距离;
r1、r2分别为内水平轨半径和外水平轨半径;
d1为三角梁中心在内水平轨圆周面X1’O1’Z1’上的投影点到Z1’轴的弧长;
d2为三角梁中心在外水平轨圆周面X2’O2’Z2’上的投影点到Z2’轴的弧长;
m1、m2为内轮轮芯和外轮轮芯在三角梁上的投影点到环冷机中心O的距离;
β1、β2为内轮轮芯和外轮轮芯分别到自转轴的投影线与台车上表面的夹角。
3.根据权利要求1所述的烧结环冷机卸料曲轨设计方法,其特征在于,所述的步骤S2.22中根据外轮轮芯轨迹投影曲线,得到的台车外轮轮芯的空间轨迹曲线表示如下式:
其中,x2、y2、z2为外轮轮芯在空间坐标系OXYZ中的坐标;
x2’,z2’为外轮轮芯在坐标系X′2O′2Z′2中的坐标;
l2为内轮轮芯和外轮轮芯到自转轴的垂直距离;
e为台车自转轴到三角梁的水平距离;
r2为外水平轨半径;
m2为内轮轮芯和外轮轮芯在三角梁上的投影点到环冷机中心O的距离。
4.根据权利要求1所述的烧结环冷机卸料曲轨设计方法,其特征在于,所述的步骤S2.23中根据内轮投影曲线以及台车内轮与外轮的对应关系,得到内轮轮芯在内水平轨曲面上的内轮轮芯投影曲线以及内轮轮芯的空间轨迹曲线,具体包括:
根据弧长d1/d2=r1/r2以及台车内轮与台车外轮的转角相等,得到内轮轮芯在内水平轨曲面上的投影曲线表示如下式:
内轮轮芯的轨迹曲线表示如下式:
其中,x1、y1、z1为内轮轮芯在空间坐标系OXYZ中的坐标;
x1’,z1’为内轮轮芯在坐标系X′1O′1Z′1中坐标;
x2、y2、z2为外轮轮芯在空间坐标系OXYZ中的坐标;
x2’,z2’为外轮轮芯在坐标系X′2O′2Z′2中的坐标;
l1、l2为内轮轮芯和外轮轮芯到自转轴的垂直距离;
e为台车自转轴到三角梁的水平距离;
r1、r2分别为内水平轨半径和外水平轨半径;
d1为三角梁中心在内水平轨圆周面X1’O1’Z1’上的投影点到Z1’轴的弧长;
d2为三角梁中心在外水平轨圆周面X2’O2’Z2’上的投影点到Z2’轴的弧长;
m1、m2为内轮轮芯和外轮轮芯在三角梁上的投影点到环冷机中心O的距离;
β1、β2为内轮轮芯和外轮轮芯分别到自转轴的投影线与台车上表面的夹角。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |