UG NX8.0在圓形橋式刮板堆取料機(jī)料場(chǎng)儲(chǔ)量參數(shù)化計(jì)算中的應(yīng)用

【摘要】利用UG NX8.0強(qiáng)大的復(fù)合建模特點(diǎn)和參數(shù)化表達(dá)式輔助工具，對(duì)圓形橋式刮板堆取料機(jī)堆出的料堆進(jìn)行參數(shù)化設(shè)計(jì)，運(yùn)用UG NX8.0的表達(dá)式可以十分方便的對(duì)圓形橋式刮板堆取料機(jī)堆出的料堆模型進(jìn)行參數(shù)化編輯，從而可以得到不同直徑的料堆模型，準(zhǔn)確的計(jì)算出料場(chǎng)的儲(chǔ)量。

【關(guān)鍵詞】圓形橋式刮板堆取料機(jī)；UG NX8.0；參數(shù)化設(shè)計(jì)

隨著我國(guó)工業(yè)現(xiàn)代化的發(fā)展，堆取料機(jī)廣泛應(yīng)用于水泥、煤炭、鋼鐵、電力、港口等行業(yè)，近年來逐漸趨于大型化、高技術(shù)。圓形橋式刮板堆取料機(jī)因其具有混勻效果好（通常均化比能達(dá)到10：1）、料場(chǎng)儲(chǔ)量大、自動(dòng)化控制程度高的特點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于各個(gè)行業(yè)。在圓形橋式刮板堆取料機(jī)的設(shè)計(jì)之初，料場(chǎng)儲(chǔ)量的計(jì)算是非常復(fù)雜繁瑣的，往往花去設(shè)計(jì)人員很多時(shí)間，本文探索了一種新的方法，解決了現(xiàn)實(shí)存在的工程問題，提高了設(shè)計(jì)人員的工作效率，縮短了設(shè)計(jì)周期。

一、圓形橋式刮板堆取料機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)及堆料工藝

1.1圓形橋式刮板堆取料機(jī)通常由堆料機(jī)、取料機(jī)、中柱等部分組成（見圖1），堆料機(jī)負(fù)責(zé)將物料從料場(chǎng)外堆到料場(chǎng)內(nèi)，取料機(jī)負(fù)責(zé)將混勻好的物料從料場(chǎng)內(nèi)取出送到下一級(jí)設(shè)備上，中柱主要負(fù)責(zé)支撐起堆料機(jī)與取料機(jī)，起到支撐的作用。

1.2圓形橋式刮板堆取料機(jī)之所以具有較好的混勻效果，最主要的原因是其在堆料的工藝上采取了CHEVCON堆料法，堆料層數(shù)達(dá)到了400層以上，均化比能達(dá)到10：1以上。在CHEVCON堆料法的堆料過程中料堆是按順時(shí)針方向連續(xù)堆成的。在堆料區(qū)域內(nèi)，堆料臂的運(yùn)動(dòng)是由回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和變幅運(yùn)動(dòng)合成的，堆料臂通常是從0度順時(shí)針回轉(zhuǎn)至108度，同時(shí)從+12度變幅至-15度，隨后堆料臂從108度逆時(shí)針回轉(zhuǎn)至0度，同時(shí)從-15度變幅至+12度，當(dāng)堆料臂回轉(zhuǎn)往復(fù)堆料到料堆高度后，將水平回轉(zhuǎn)移位3度，回轉(zhuǎn)行程將由108度變?yōu)?11度，接續(xù)的逆時(shí)針方式堆料的回轉(zhuǎn)行程仍為108度，最終堆成如圖2的料堆，由圖中我們可以看出堆料臂在堆料區(qū)域內(nèi)形成的堆頂軌跡是一條類似拋物線狀的曲線，料堆在堆料區(qū)域內(nèi)形成的形狀也是一個(gè)非常特殊的圓錐，這給料場(chǎng)的儲(chǔ)量計(jì)算帶來了很大的困難。

二、堆料區(qū)域內(nèi)堆頂軌跡曲線方程的建立

堆料區(qū)域內(nèi)堆頂軌跡曲線是由堆料臂繞中柱中心線作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和繞變幅鉸點(diǎn)作變幅運(yùn)動(dòng)，兩運(yùn)動(dòng)合成而形成的。該曲線是一條三維空間曲線，利用堆料臂回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)與變幅運(yùn)動(dòng)的交點(diǎn)，我們可以建立起一個(gè)球坐標(biāo)系，根據(jù)回轉(zhuǎn)角速度、變幅角速度我們就可以建立起堆料區(qū)域內(nèi)堆頂軌跡曲線的球坐標(biāo)方程：

r=f f：變幅鉸點(diǎn)到卸料點(diǎn)的距離通常為定值

ψ=α+ΦxTα：變幅初始角度Φ：變幅角速度通常為定值T：時(shí)間

θ=β+ωxTβ：回轉(zhuǎn)初始角度ω：回轉(zhuǎn)角速度通常為定值

然后根據(jù)球坐標(biāo)系與直角坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換關(guān)系及直角坐標(biāo)系的平移定理（見圖3），我們就會(huì)很容易建立起堆料區(qū)域內(nèi)堆頂軌跡曲線的直角坐標(biāo)系方程：

x=fxsin（α+ΦxT）xcos（β+ωxT）

y=fxsin（α+ΦxT）xsin（β+ωxT）

z=fxcos（α+ΦxT）+ee：球坐標(biāo)系與直角坐標(biāo)系的距離

三.在UG NX8.0環(huán)境下建立圓形橋式刮板堆

取料機(jī)的料堆三維參數(shù)化模型

由圓形橋式刮板堆取料機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)及堆料工藝我們可以知道決定料堆形狀的關(guān)鍵參數(shù)有：料場(chǎng)軌道半徑a、中心落料斗基坑半徑b、料堆外邊到軌道的距離c、物料的安息角d、堆料臂鉸點(diǎn)中心高（即球坐標(biāo)系與直角坐標(biāo)系的距離）e，將以上的參數(shù)及堆頂軌跡曲線的直角坐標(biāo)系方程輸入到UG NX8.0表達(dá)式對(duì)話框中，如圖4

其中xt、yt、zt為堆頂軌跡曲線的直角坐標(biāo)系方程在UG NX8.0環(huán)境下相對(duì)內(nèi)部變量t（這里t為UG NX8.0內(nèi)部變量，其取值在0～1）的直角坐標(biāo)，然后利用UG NX8.0的草圖、旋轉(zhuǎn)、布爾運(yùn)算等功能建立圓形橋式刮板堆取料機(jī)的料堆三維參數(shù)化模型，如圖5

只要我們?cè)诒磉_(dá)式中改變相應(yīng)的參數(shù)，就會(huì)得到不同的料堆模型，如φ60m、φ90m等不同直徑的料堆模型，利用UG NX8.0的測(cè)量體工具我們就能得到相應(yīng)的料堆儲(chǔ)量。

結(jié)論

UG NX8.0是一款功能非常強(qiáng)大的參數(shù)化設(shè)計(jì)軟件，加之利用上面的方法，我們非常準(zhǔn)確地計(jì)算出了圓形橋式刮板堆取料機(jī)的料堆儲(chǔ)量，解決了我們實(shí)際生產(chǎn)生活中遇到的工程問題，提高了我們的工作效率，較低了工作強(qiáng)度，同時(shí)也開闊了我們的思路。

參考文獻(xiàn)

[1]王剛，余國(guó)華.《UG相關(guān)參數(shù)化設(shè)計(jì)培訓(xùn)教程》：1版.北京：清華大學(xué)出版社，2002

[2]張峰.《UG設(shè)計(jì)培訓(xùn)教程》：1版.北京：清華大學(xué)出版社，2005