烧结环冷机曲轨设计装置及其设计方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种烧结环冷机曲轨设计方法，包括：根据烧结环冷机初步设计内轨曲线；建立台车运动模型；通过所述模型模拟台车在所述内轨曲线的运动，得到不同卸料速度下台车卸料干净程度以及不同卸料速度对内轨的冲击力；判断是否存在同时满足台车卸料干净程度和对内轨的冲击力要求的卸料速度的最优解；如果不存在最优解，调整内轨曲线的坡度和弯曲度，使得存在上述最优解；如果存在最优解，通过台车运动模型模拟台车在最优解的卸料速度下在满足最优解的内轨曲线上运动时，外车轮的运动轨迹，从而确定外轨曲线，其中，外轨曲线的顶点轨迹是外车轮运动轨迹下方偏置一个车轮半径，所述外轨曲线的底部点轨迹是所述顶点轨迹偏置一个曲轨的直径。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及烧结环冷机
，更为具体地，涉及一种烧结环冷机曲轨设计装置及其设计方法。
技术介绍
曲轨是环冷机台车倾翻卸矿时车轮行走的一段轨道，截面为圆，分内轨和外轨。为使台车运行平稳、可靠，无干涉、碰撞、卡紧等现象，需对所述轨道进行设计。目前，公知的曲轨设计主要采用近似曲线的设计方法，首先确定较精确地内轨近似曲线，然后取内轨曲线上的拐点来确定外轨近似曲线。然而该设计方法未考虑环冷机台车在曲轨上预期的运行状态，由此带来两个问题：1、由上述方法设计的内外轨曲线不匹配，台车架体在环冷机中的运动轨迹是圆，曲轨段台车沿着曲轨绕台车架体旋转，同时台车的内外车轮距离旋转轴的距离不同，内外轨曲线为两个同心球面上的曲线，是不对称的，而上述设计方法中内外轨曲线均是近似值，内轨的点在外轨上并不一定能找到对应点，即台车放在曲轨上时，内车轮与内轨贴合，而外车轮与外轨不贴合，内外轨曲线不匹配使得环冷机台车在曲轨上行走时出现摆动，车轮与曲轨之间冲击明显，极易磨损，进而导致频繁维修，增加成本，降低设备使用效率，且台车摆动易使矿料到处掉落，影响设备的使用性能；2、环冷机台车倾翻卸矿的速度不确定、不可控，不能综合考虑完全卸料及对曲轨的冲击两个因素的平衡，即卸料速度越快卸料越干净，而对曲轨冲击亦越大，速度过慢则卸料不干净。另外，近似曲线的设计方法中没有考虑内外车轮行走时的轨迹，无法使得曲轨空间形状与车轮行走时的轨迹相吻合，车轮行走时的轨迹是具有复杂的三维空间形状，因此曲轨无法用简单的函数曲线进行描述。以某一大型环冷机曲轨为例，外轨在空间三维跨度分别达到8387mm、1261mm、342mm,内轨在空间三维跨度分别达到6894mm、1020mm、280mm。
技术实现思路
本专利技术是为了解决现有技术中存在的上述技术问题而做出，其目的在于提供一种内外轨与台车的运动轨迹相匹配，使环冷机台车按照预期的卸料速度进行动作的烧结环冷机曲轨设计装置及其设计方法。根据本专利技术的一个方面，提供一种烧结环冷机曲轨设计方法，包括：根据烧结环冷机初步设计内轨曲线；建立台车运动模型；通过台车运动模型模拟台车在上述内轨曲线的运动，得到不同卸料速度下台车卸料干净程度以及不同卸料速度对内轨的冲击力；判断是否存在同时满足台车卸料干净程度和对内轨的冲击力要求的卸料速度的最优解；如果不存在所述最优解，调整内轨曲线的坡度和弯曲度，使得存在上述最优解；如果存在所述最优解，通过台车运动模型模拟台车在最优解的卸料速度下在满足最优解的内轨曲线上运动时，外车轮的运动轨迹，从而确定外轨曲线，其中，外轨曲线的顶点轨迹是外车轮运动轨迹下方偏置一个车轮半径，所述外轨曲线的底部点轨迹是所述顶点轨迹偏置一个曲轨的直径。根据本专利技术的另一个方面，提供一种烧结环冷机曲轨设计装置，包括：内轨曲线设计单元，根据烧结环冷机初步设计内轨曲线；台车运动模型构建单元，建立台车运动模型；第一模拟单元，通过台车运动模型模拟台车在上述内轨曲线的运动，得到不同卸料速度下台车卸料干净程度以及不同卸料速度对内轨的冲击力；判断单元，判断是否存在同时满足台车卸料干净程度和对内轨的冲击力要求的卸料速度的最优解，如果不存在所述最优解，发送信号给内轨设计单元，调整内轨曲线的坡度和弯曲度；如果存在所述最优解，发送信号给第二模拟单元；第二模拟单元，通过台车运动模型模拟台车在最优解的卸料速度下在满足最优解的内轨曲线上运动时，外车轮的运动轨迹；外轨曲线获得单元，根据所述外车轮的运动轨迹确定外轨曲线，其中，外轨曲线的顶点轨迹是外车轮运动轨迹下方偏置一个车轮半径，所述外轨曲线的底部点轨迹是所述顶点轨迹偏置一个曲轨的直径。本专利技术所述烧结环冷机曲轨设计方法在内轨曲线和外轨曲线中充分考虑了车轮的运动轨迹，使得内轨曲线和外轨曲线分别与内车轮运动轨迹和外车轮运动轨迹匹配，另外还考虑了台车卸料干净程度和台车运动过程中对曲轨的冲击力，能够在保证台车卸料干净的同时对曲轨的冲击力最小。附图说明通过参考以下具体实施方式的内容并且结合附图，本专利技术的其它目的及结果将更加明白且易于理解。在附图中：图1是本专利技术所述烧结环冷机曲轨设计方法的流程图；图2是本专利技术所述内轨曲线的示意图；图3是本专利技术所述台车在内轨曲线上的运动轨迹的示意图；图4是本专利技术所述烧结环冷机曲轨设计装置的构成框图。在附图中，相同的附图标记指示相似或相应的特征或功能。具体实施方式在下面的描述中，出于说明的目的，为了提供对一个或多个实施例的全面理解，阐述了许多具体细节。然而，很明显，也可以在没有这些具体细节的情况下实现这些实施例。在其它例子中，为了便于描述一个或多个实施例，公知的结构和设备以方框图的形式示出。下面将参照附图来对根据本专利技术的各个实施例进行详细描述。图1是本专利技术所述烧结环冷机曲轨设计方法的流程图，如图1所示，所述烧结环冷机曲轨设计方法包括：首先，在步骤S110中，根据烧结环冷机初步设计内轨曲线(图2示出)，所述内轨曲线，内轨曲线有下降和上升，台车1下降到卸料口，卸料完毕后再上升至给料口；在步骤S120中，建立台车运动模型，例如，以烧结环冷机回转中心为原点，建立笛卡尔坐标系，根据台车几何模型，通过运动学软件(如ADAMS等)建立包括台车车轮在内的台车运动模型，其中，所述台车运动模型包括曲轨段台车车轮位置、车轮运行速度随台车运行状态变化的运动模型，台车运行状态是指台车运行速度及台车角速度；在步骤S130中，通过台车运动模型模拟台车在上述内轨曲线的运动，得到不同卸料速度下台车卸料干净程度以及不同卸料速度对内轨的冲击力；在步骤S140中，判断是否存在同时满足台车卸料干净程度和对内轨的冲击力要求的卸料速度的最优解；如果不存在所述最优解，在步骤S150中，调整内轨曲线的坡度和弯曲度，使得存在上述最优解；如果存在所述最优解，在步骤S160中，通过台车运动模型模拟台车1在最优解的卸料速度下在满足最优解的内轨曲线上运动时，外车轮的运动轨迹，从而确定外轨曲线，其中，外轨曲线的顶点轨迹是外车轮运动轨迹下方偏置一个车轮半径，所述外轨曲线的底部点轨迹是所述顶点轨迹偏置一个曲轨的直径。最后得到的内轨曲线和外轨曲线可以转化为二维工程图，完成曲轨的设计，或直接提供数据用于制造加工。优选地，在步骤S120中，以烧结环冷机的回转中心为原点，建立笛卡尔坐标系，根据台车几何模型，通过数学模型模仿台车运动台车车轮位置、速度与台车运行状态，其中，x内＝(R-l0)*sinA-l1*cosA*cosBy内＝(R-l0)*cosA+l1*sinA*cosBz内＝l1*sinBx外＝(R+l0)*sinA-l2*cosA*cosBy外＝(R+l0)*cosA+l2*sinA*cosBz外＝l2*sinBA＝∫w0B＝∫w1其中，x内、y内、z内分别为台车的内车轮坐标，x外、y外、z外分别为外车轮坐标，R、A分别为台车架体绕烧结环冷机的中心轴旋转的半径和角度，l0、l1、l2分别为台车的宽度、台车的内侧边长、台车的外侧边长，B为台车绕台车架体旋转角度，w0为台车运行角速度，w1为台车转动角速度。优选地，在步骤S130-S150中，分别通过数学模型和运动学软件模拟的台车运动模型模拟台车在内轨曲线的运动，得到两个同时满足台车卸料干净程度和对内轨的冲击力本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种烧结环冷机曲轨设计方法，其特征在于，包括：根据烧结环冷机初步设计内轨曲线；建立台车运动模型；通过台车运动模型模拟台车在上述内轨曲线的运动，得到不同卸料速度下台车卸料干净程度以及不同卸料速度对内轨的冲击力；判断是否存在同时满足台车卸料干净程度和对内轨的冲击力要求的卸料速度的最优解；如果不存在所述最优解，调整内轨曲线的坡度和弯曲度，使得存在上述最优解；如果存在所述最优解，通过台车运动模型模拟台车在最优解的卸料速度下在满足最优解的内轨曲线上运动时，外车轮的运动轨迹，从而确定外轨曲线，其中，外轨曲线的顶点轨迹是外车轮运动轨迹下方偏置一个车轮半径，所述外轨曲线的底部点轨迹是所述顶点轨迹偏置一个曲轨的直径。

【技术特征摘要】
1.一种烧结环冷机曲轨设计方法，其特征在于，包括：根据烧结环冷机初步设计内轨曲线；建立台车运动模型；通过台车运动模型模拟台车在上述内轨曲线的运动，得到不同卸料速度下台车卸料干净程度以及不同卸料速度对内轨的冲击力；判断是否存在同时满足台车卸料干净程度和对内轨的冲击力要求的卸料速度的最优解；如果不存在所述最优解，调整内轨曲线的坡度和弯曲度，使得存在上述最优解；如果存在所述最优解，通过台车运动模型模拟台车在最优解的卸料速度下在满足最优解的内轨曲线上运动时，外车轮的运动轨迹，从而确定外轨曲线，其中，外轨曲线的顶点轨迹是外车轮运动轨迹下方偏置一个车轮半径，所述外轨曲线的底部点轨迹是所述顶点轨迹偏置一个曲轨的直径。2.根据权利要求1所述的烧结环冷机曲轨设计方法，其特征在于，还包括：通过台车运动模型模拟台车在最优解的卸料速度下在满足最优解的内轨曲线上运动时内车轮的运动轨迹，从而确定内轨曲线，其中，所述内轨曲线的顶点轨迹是内车轮运动轨迹下方偏置一个车轮半径，所述内轨曲线的底部点轨迹是所述顶点轨迹偏置一个曲轨的直径。3.根据权利要求1所述的烧结环冷机曲轨设计方法，其特征在于，所述建造台车运动模型包括：以烧结环冷机的回转中心为原点，建立笛卡尔坐标系，根据台车几何模型，通过数学模型模仿台车运动台车车轮位置、速度与台车运行状态，其中，x内＝(R-l0)*sinA-l1*cosA*cosBy内＝(R-l0)*cosA+l1*sinA*cosBz内＝l1*sinBx外＝(R+l0)*sinA-l2*cosA*cosBy外＝(R+l0)*cosA+l2*sinA*cosBz外＝l2*sinBA＝∫w0B＝∫w1其中，x内、y内、z内分别为台车的内车轮坐标，x外、y外、z外分别为外车轮坐标，R、A分别为台车架体绕烧结环冷机的中心轴旋转的半径和角度，l0、l1、l2分别为台车的宽度、台车的内侧边长、台车的外侧边长，B为台车绕台车架体旋转角度，w0为台车运行角速度，w1为台车转动角速度。4.根据权利要求1所述的烧结环冷机曲轨设计方法，其特征在于，所述建造台车运动模型包括：以烧结环冷机回转中心为原点，建立笛卡尔坐标系，根据台车几何模型，通过运动学软件建立包括台车车轮在内的台车运动模型。5.根据权利要求3或4所述的烧结环冷机曲轨设计方法，其特征在于，分别通过数学模型和运动学软件模拟的台车运动模型模拟台车在内轨曲线的运动，得到两个同时满足台车卸料干净程度和对内轨的冲击力要求的卸料速度的最优解，即得到两个台车角速度曲线；拟合两个台车角速度曲线。6.一种烧结环冷机曲轨设计装置，其特征在于，包括：内轨曲线设计单元，根据烧结环冷机初...

【专利技术属性】
技术研发人员：石海军，卫卫，
申请(专利权)人：中冶华天南京工程技术有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32