铸造起重机主副吊一体小车副钩定滑轮组平移运行算法制造技术

本发明专利技术涉及铸造起重机主副吊一体小车副钩定滑轮组平移运行算法，属于冶金专用起重机范畴。本算法步骤如下：（1）按热连轧或铸造工艺要求，确定钢包浇注不同时段的流量值，建立钢液倾倒过程中副钩定滑轮组架水平位置与浇铸时间的关系；（2）建立钢液倾倒过程中的副钩起重量与时间的关系；（3）建立钢包在不同高度位置浇注时副钩定滑轮组架运行阻力与时间的关系，小车副钩定滑轮组平移运行机构设计方法，即其算法。在钢液恒定流量浇注的前提下，本发明专利技术提供了铸造起重机主副吊一体小车的副钩定滑轮组架的运行阻力算法，可为铸造起重机副钩定滑轮组架驱动机构的设计提供数学依据，使设计科学合理。

The algorithm of the moving operation of the pair hook set of the main and auxiliary crane of a casting crane

The invention relates to the translation operation algorithm of the auxiliary hook fixed pulley group of the main and auxiliary crane of a casting crane, which belongs to the category of the special metallurgical crane. The algorithm steps are as follows: (1) by hot rolling or casting process requirements, determine the different periods of ladle pouring flow value, the auxiliary hook between the pulley frame and a horizontal position casting time of molten steel in the process of dumping; (2) Jian Ligang was dumped in the process of the auxiliary hook relationship weight and time (; 3) the establishment of relationships at different height of ladle pouring vice hook fixed pulley frame running resistance with time, the car side hook design method of pulley block translation operation mechanism, namely the algorithm. In the premise of constant flow of molten steel casting, the invention provides the running resistance algorithm of pulley block frame auxiliary hook of casting crane main auxiliary lifting car development, provide the mathematical basis for design of fixed pulley frame driving mechanism for casting crane auxiliary hook, make scientific and reasonable design.

【技术实现步骤摘要】
铸造起重机主副吊一体小车副钩定滑轮组平移运行算法
本专利技术涉及铸造起重机主副吊一体小车副钩定滑轮组平移运行算法，属于冶金专用起重机范畴。
技术介绍
现代化制钢离不开吊运钢包的铸造起重机，铸造起重机倾倒钢水时的恒流浇注工艺对于钢材的性能有着极其重要的影响。在钢水包的倾翻过程中，操作人员按下铸造起重机副起升机构开关实现钢包的倾倒，钢水包在各时间段的翻转位移也不能精准控制；而且，在此过程中，往往还需要地面导向人员的协同工作来完成整个钢水倾倒过程，对于每天会达到数十次钢包倾倒的大型炼钢厂，这种重复的倾倒过程也无法实现倾倒工艺的高稳定性，对于操作人员的劳动强度和熟练程度也是巨大的挑战，也影响后续热连轧型材或者浇铸件的质量。目前，我国铸造起重机广泛采用四梁四轨主-副双小车的结构形式。该结构形式要求桥架设置四根相对独立的主梁，主-副小车可以在各自独立的轨道上运行，互不干涉，工作覆盖面积大。虽然可以完成倾翻钢包的动作，但是该结构形式的起重机自重较大，起重机制造成本与厂房承轨梁成本较高，且由于此结构形式的铸造起重机总高及总宽尺寸大，造成厂房的建设成本高。本专利技术所涉及的结构形式，是将主-副起升机构布置在同一主小车上同时设置副钩定滑轮组架，这样副钩可以随着副钩定滑轮组架在轨道上的运行前后运动，应用此种结构形式的铸造起重机只需设置两根主梁，整机尺寸减小，起重机与厂房的建造成本降低。同时可以完成所吊钢包倾倒钢液以及清理钢渣时钢包的倾翻。而在本专利技术所涉及的结构形式中，针对在钢液恒定流量浇注的情况下，副钩定滑轮组架运行阻力的计算问题，并没有相关的设计算法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供铸造起重机主副吊一体小车副钩定滑轮组平移运行算法，以解决目前在钢液恒定流量浇注的情况下，副钩定滑轮组架运行阻力并没有相关的设计算法的问题。为实现上述目的，铸造起重机主副吊一体小车副钩定滑轮组平移运行算法步骤如下。步骤（1）：按热连轧或铸造工艺要求，确定钢包浇注不同时段的流量值，建立钢液倾倒过程中副钩定滑轮组架水平位置与浇铸时间的关系。首先确定钢水包倾倒角度与时间的关系，钢包在倾倒钢水时，钢包内剩余钢液体积的算法，主要分为两个状态来进行计算。第一个状态是钢包内底完全被钢液覆盖时，整个钢液形成一个斜截圆台体。随着钢包倾倒角的不断增大，钢包内包底边缘开始露出，之后钢液继续从钢包内流出，这个时间段为第二个状态，钢包中的钢液形成一个不规则的马蹄形状。根据钢包内部几何形状是一个倒圆台体，而钢包内部锥度较小，可以把钢液设为一个圆柱体进行计算。设其中钢包内钢液总体积为V1，总倾倒时间为T，时间间隔段数设为n，时间间隔为t’=T/n，n值越大，精确度越高。则钢包内剩余钢液的体积与时间的关系为：V剩=V1-ivt’，i=1,2,…,n。V1=1/3πmH((0.85/2×D)2+(0.85D+0.15mH)2/4+0.85D×(0.85D+0.15mH))式中：V1为钢包内所盛钢液初始体积，如说明书附图（2）所示，D为钢包包口直径，mH为钢包内所盛钢液高度。则当钢包内钢液剩余体积处于第一状态时，设钢包倾倒角度为α，钢包内剩余钢液体积与倾倒角度之间的关系式为：α=arctan(D/R-V剩/πR3)式中：R为假想为圆柱体的钢液半径，D为钢包包口直径，V剩为钢包内剩余钢液的体积。当钢包内钢液剩余体积处于第二状态时，设钢包倾倒角度为α，则钢包内剩余钢液体积与α间的关系式：V剩=R3tanα{spr{1-[(Dcotα-r)/r]2}+[π-arcos(Dcotα-r)/r](Dcotα-r)/r-spr{1-[(Dcotα-r)/r]2}3/3}式中：R为假想为圆柱体的钢液半径，r为钢包内底半径，D为钢包包口直径。接着确定副钩吊点位置随时间的变化关系，需要求出钢包上副钩吊点位置的运动轨迹，如说明书附图4所示为带倾翻连杆的钢包倾倒钢液过程时示意图。暂认为钢包倾翻至90°时，钢液完全倒出。钢包倾翻时绕O点转动，钢包开始倾翻时，C点卡在钢包底部所伸出板的槽内，带动钢包旋转，C点的运动轨迹是以O为圆心，OC连线长度为半径的圆弧。弧EF为C点运动轨迹，由图可知钢包倾斜角由0°到γ时的副钩吊点位置A点与C点的连线AC与弧EF相切。设钢包的倾倒角度为α，当钢包倾倒角度α=γ时，AC与Y轴平行，并且，当钢包继续由γ倾翻至90°时，AC始终与Y轴平行。由上述条件可知，钢包倾倒角度为α，则当α∈[0°，γ]时，副钩吊点A的运动轨迹是以O点为圆心，spr(LOC2+LAC2)为半径的圆弧；当α∈[γ，90°]时，副钩吊点A的运动轨迹是以(0,LAC)点为圆心，LOC为半径的圆弧。则当α∈[0°，γ]时，吊点A的横坐标为：XA=LOCcos(γ-α)+LACsin(γ-α)吊点A的纵坐标为：YA=-LOCsin(γ-α)+LACcos(γ-α)；当α∈[γ，90°]时，吊点A的横坐标为：XA=LOCcos(γ-α)吊点A的纵坐标为：YA=LAC-LOCsin(γ-α)。根据前文所计算过的α与时间的关系，将α分步、分状态计算得到副钩吊点位置XA、YA随时间的变化关系。然后确定副钩定滑轮组架水平位置与浇铸时间的关系。设在初始位置时副起升机构卷筒与副钩在水平方向上的距离为X1，在实际中X1往往已知且为定值，副钩初始位置坐标为X0A=LOCcosγ+LACsinγ，则副钩定滑轮组架在初始位置的横坐标为X0A-X1。副钩定滑轮组架的横坐标为：Xf=X0A-X1+2×(XA-X0A)。分别将X0A、X1与XA代入上式，得到副钩定滑轮组架水平位置坐标Xf与时间的关系。步骤（2）：建立钢液倾倒过程中的副钩起重量与时间的关系。钢包在倾翻时的总倾翻力矩主要有三部分组成，即：M总=Mkb+Mgy+Mm式中：M总为钢包在倾翻时的总倾翻力矩，Mkb为钢包空包的倾翻力矩，Mgy为钢液的倾翻力矩，Mm为钢包耳轴处的摩擦力矩。Mm=G总×d×μ/2式中：G总为钢包包壳、耐火材料、钢液和钢渣的重量总和，d为耳轴或耳轴处轴承直径（由钢包构造和钢包吊运方式决定），μ为摩擦因子。在钢包倾倒钢液过程中，空包的重心的相对位置不会随着钢包倾斜角的变化产生偏移，设空包的重心位置坐标为(xk,yk)。而钢液在倾倒过程中的重心位置会随着钢包倾翻角不同产生偏移，故分步计算钢液的重心位置，设钢液的重心位置坐标为(xg,yg)。设钢包的倾倒角为α，则钢包的倾翻力矩可由下式求得：M总=Mkb+Mgy+Mm=ykm1gsinα+ρgV剩(ygsinα-xgcosα)+G总dμ/2式中：m1为空包质量，ρ为钢液密度，V剩为钢包内剩余钢液体积，G总由空包质量与剩余钢液体积决定。根据上式求得铸造起重机副钩起重量随钢包倾倒角的变化关系如下式：PQF=[ykm1gsinα+ρgV剩(ygsinα-xgcosα)+G总dμ/2]/LOAsin(α+φ)式中：LOA为副钩吊点到钢包耳轴中心的距离，φ为LOA与Y轴的夹角（定值）。有前文叙述可知，当α∈[0°，γ]时，LOA为定值，即LOA=spr(LOC2+LAC2)，当α∈[γ，90°]时，LOA=spr[LOC2+LAC2-2LOCLACcos(90°+α-γ)]。之后分阶段求钢液的剩余体积和重心位置坐标，本文档来自技高网...

【技术保护点】
铸造起重机主副吊一体小车副钩定滑轮组平移运行算法，本算法步骤如下：（1）按热连轧或铸造工艺要求，确定钢包浇注不同时段的流量值，建立钢液倾倒过程中副钩定滑轮组架水平位置与浇铸时间的关系；（2）建立钢液倾倒过程中的副钩起重量与时间的关系；（3）建立钢包在不同高度位置浇注时副钩定滑轮组架运行阻力与时间的关系，小车副钩定滑轮组平移运行机构设计方法，即其算法。

【技术特征摘要】
1.铸造起重机主副吊一体小车副钩定滑轮组平移运行算法，本算法步骤如下：（1）按热连轧或铸造工艺要求，确定钢包浇注不同时段的流量值，建立钢液倾倒过程中副钩定滑轮组架水平位置与浇铸时间的关系；（2）建立钢液倾倒过程中的副钩起重量与时间的关系；（3）建立钢包在不同高度位置浇注时副钩定滑轮组架运行阻力与时间的关系，小车副钩定滑轮组平移运行机构设计方法，即其算法。2.根据权利要求1中所述的副钩定滑轮组架运行阻力与时间的关系，其运行阻力计算公式如下，其中F总为副钩定滑轮组架运行阻力，PQF为副钩起重量，θ为钢丝绳与竖直平面夹角，ω为摩擦阻力系数，PG为副钩定滑轮组架自重载荷，m1为空包质量，ρ为钢液密度，α为钢包倾倒角度，V剩为钢包内剩余钢液体积，G总为钢包包壳、耐火材料、钢液和钢渣的重量总和，d为耳轴直径，LOA为副钩吊点到钢包耳轴中心的距离，xk、yk为空包的重心位置坐标，xg、yg为钢液的重心位置坐标，XA、YA为副钩吊点的横纵坐标，Xf、Yf为副钩定滑轮组架的横纵坐标，V1为钢包内钢液总体积，总倾倒时间为T，t’为时间间隔，t’=T/i，i=1,2,…,n，D为钢包包口直径，r为钢包包底半径；F总=PQFtanθ+ω(PG+PQF)，式中：PQF=[ykm1gsinα+ρ...

【专利技术属性】
技术研发人员：秦义校，冯硕，
申请(专利权)人：太原科技大学，
类型：发明
国别省市：山西,14