专利名称：调整环冷机台车重心减少车轮跑偏啃轨的方法
技术领域：
本发明型涉及一种通过合理调整烧结环冷机台车重心以避免或减少车轮跑偏、啃轨、脱轨的方法，属烧结设备技术领域。
背景技术：
高炉冶炼所使用的烧结矿，经过烧结机烧结后在机尾卸下时温度约700～800℃，而实际冶炼的使用温度要降到150℃左右，因此，烧结矿的冷却在烧结生产工艺中是很重要的一环。冷却烧结矿目前使用很为普遍的一种方法是利用环式冷却机(即环冷机)进行机外冷却，环式冷却机由多个相互固定连接的台车构成，台车上盛装需冷却的烧结矿，台车与内外回转框梁固定，台车车轮支撑于环行轨道上，驱动装置驱动回转框梁，回转框梁及台车做回转运动，风冷设备使冷空气穿过料层实现烧结矿的冷却。台车在卸料区是下坡和上坡的曲轨段，上坡后在水平轨段装车，在曲轨段大部分时段是空车运行，在其它区间为水平轨段，为重车运行。目前，困扰环冷机台车稳定运行的一大难题是台车车轮脱轨、跑偏、啃轨现象，尤其是在曲轨段运行时，环冷机的故障率明显高于水平轨段。经反复分析查找原因如下原台车设计思想从要因出发，以重车时台车上均匀装有料堆时的受力情况为依据设计制造的，台车体受接耳传递的推力前进，接耳的位置是以重车时的重心为依据而确定。但由于台车体的不对称性，造成空车(在曲轨段)与重车(水平轨段)时重心不重合，因而出现在曲轨段推力不过重心的情况，导致在曲轨段环冷机的故障率较高。可见改变台车重心，使台车空车与重车时重心重合，是解决上述问题的根本途径。
发明内容
本发明用于克服已有技术的缺陷而提供一种通过调整环冷机台车重心减少车轮跑偏啃轨的方法，从而减少台车运行故障、特别时曲轨段运行故障率。
本发明所称问题是以下技术方案解决的一种调整环冷机台车重心减少车轮跑偏啃轨的方法，其特别之处是，它按下列步骤进行
A.确定台车体重心运用《SOLIDWORKS》软件为台车体建模，求解不规则台车体的重心，其中，首先将台车体所有部件按照实体绘出，再将部件装配成台车体模型图，而后利用《SOLIDWORKS》软件的质量属性工具计算台车体重心；B.确定台车体重心调整量将上述步骤求出的台车体1重心与接耳5推力作用线位置比较，得出台车体重心调整量；C.改善台车体结构根据B步骤求出的台车体重心调整量和调整方向，改善台车结构，再使用A步骤方法对改进后的台车体进行模拟，确定改善后台车体重心位置，并再与接耳5推力作用线位置比较，上述过程反复进行，直至接耳推力作用线过台车体重心。
上述调整环冷机台车重心减少车轮跑偏啃轨的方法，所述改善台车结构的方法为，增加台车体重心调整方向一侧的台车框架2或篦板条钢板6的厚度。
上述调整环冷机台车重心减少车轮跑偏啃轨的方法，所述改善台车结构的方法为，在台车体重心调整方向一侧设置配重8。
本发明针对现有环冷机台车体空车与重车时重心不重合的问题提出改进方法，该方法独辟蹊径，运用三维模具设计软件《SOLIDWORKS》制图软件的特殊功能，求解出台车体重心，通过台车体重心与接耳作用线位置比较，确定重心调整量，进而改变台车体结构，使得台车空车、重车重心一致，均过接耳推力作用线，从而有效避免台车运行时产生的附加力偶，使得台车运行平稳。本发明方法重心求解计算简单、准确、容易实现，经改进后的台车可避免或减轻车轮轮缘啃轨现象，特别是明显降低环冷机台车在曲轨段的故障率，因此可延缓车轮及曲轨损坏速度，减少设备维修时间，延长设备易损件更换周期，提高环冷机的使用寿命。
图1是台车结构示意图；图2是梯形承料面几何重心求解示意图；图3是利用SOLIDWORKS制图软件制作的台车框架模型图；图4是利用SOLIDWORKS制图软件制作的台车篦板模型图；图5是利用SOLIDWORKS制图软件制作的台车车轮模型图；图6是利用SOLIDWORKS制图软件制作的台车体模型图；
图7是设置配重后的台车体框架示意8是配重的结构示意图。
图9是台车上坡时的受力分析图；图10是台车上坡时的受力分析图；附图中各部件的标号和字母表示如下1.台车体；2.台车框架；3.车轮；4.篦板；5.接耳；6.外侧篦板条钢板；7.框架外侧角钢；8.配重。
具体实施例方式
环冷机机台车体如图1所示。因台车行走的轨迹为一圆环，故台车体1的承料面为梯形，台车体上部设有篦板4，形成梯形承料面，梯形的一个腰上装有接耳5，另外一个腰安装车轮3。台车两侧的内外回转框梁设有护板(护板重量不由台车承担，故图1中未画出)，台车在均匀布料的情况下，可认为烧结矿料堆为横截面呈梯形的柱体，料堆重心过台车梯形承料面几何重心。台车体接耳位置的设计是以重车为依据，在重车时台车体的偏心重量相对烧结矿来说可勿略，因此对于烧结矿和台车构成的整体来说重力过承料面几何重心。空车时台车体的重心与烧结矿的重心偏离，即空车接耳处推力作用线不过重心，自然会由此产生附加力偶，这就是环行轨道曲轨段容易产生跑偏、啃轨、脱轨的主要原因。
台车在曲轨段下坡和上坡时受力分析如下(台车轮为滚动摩擦，摩擦力勿略不计)参看图9，上坡时台车受接耳拉力F1、车轨支撑力N1和N1’、重力G，支撑力N1、N1’与重力G垂直曲轨斜面的分力G1平衡，由于重力G平行斜面的分力G2和拉力F1不在一条，形成力偶，引起台车向外转动。参看图10，下坡时台车受接耳推力F2、车轨支撑力N2和N2’、重力G，支撑力N2、N2’与重力G垂直曲轨斜面的分力G1’平衡、推力F2垂直曲轨斜面的分力F2’平衡，由于重力G平行斜面的分力G2’和推力F2平行曲轨斜面的分力F2”不在一条，形成力偶，引起台车向内转动。上述分析与曲轨的实际损害状态一致。经过分析得出结论，改善台车体结构，使台车空车与重车时重心重合，是解决上述问题的根本途径。但台车体是一个不规则的结构件，由数百块形状各异的钢块焊接而成，准确找出其重心并不是轻而易举的事，如采用普通的吊装法，既麻烦误差又大。本发明通过运用公知的《SOLIDWORKS》三维设计制图软件的特殊功能，找出台车体重心及调整的简便方法，进而通过调整台车体重心，避免或减轻车轮轮缘啃轨现象。下面给出一个具体设料矿在台车上均匀分布，台车承料面为梯形，其上底为a，下底为b，高为h，如图2所示，可得出梯形的重心S到上底的距离ee＝(1/2a+b)h/(b+1/2a+1/2b+a)＝(a+2b)h/3(a+b)带人台车实测尺寸a＝1241.8 b＝892.4 h＝3000由上式得出e＝1581.9mm测量得出台车接耳中心线得到上底a的距离e’＝1582.05，e’-e＝0.15mm，该值可勿略不计，于是得知台车体重车时所受推力F过梯形承料面几何重心。
下面计算台车体空车时的重心使用《SOLIDWORKS》软件来为台车体建模，求解不规则台车体的重心。台车体为多构件实体，以部件为基础建模，再将部件装配成图。首先绘制台车车轮1，车轮及车轴的截面以圆形为主，绘制车轮及车轴外轮廓线，注意同时将车轮锁母的外切圆柱轮廓线绘出，以车轮轴心线为轴旋转，可以获得台车车轮实体。此时锁母还是圆柱形，用内接正六边形切削此圆柱坯，得锁母实体。台车车轮模型图见图5。然后绘制台车篦板4，注意绘制篦板过程中齿板的绘制，齿板上锯齿的角度及尺寸的控制需要十分准确，以锯齿斜面为基准面绘制篦条，可保证所有篦条倾角的准确性，篦板模型模型图见图4。接着绘制台车框架2，台车框架是一个三维多角度，多基准面，多实体焊接构件，在台车体建模的过程中是最复杂的，要先以过车轮装配孔轴线平行于承料面的基准面为基面，开始构造车轮装配梁，再以此梁为基础展开台车框架，台车框架中每一块板的尺寸必须严格按照图纸绘制。台车框架模型图见图3。其它的小件如异形衬板、接耳等一一绘制完成。最后将绘制好的各零件图装配成台车体模型，台车体模型图见图6。台车模型完成后，利用《SOLIDWORKS》软件的质量属性工具计算台车体的重心，得出台车体重心到上底a的距离e”＝1555.98mm，并由此算出台车空车重心与重车重心偏移量m＝e-e”＝25.92mm，台车重心应向梯形承料面的下底方向调整。在上述计算过程中，为确保计算结果准确，可在做出每个零部件的模型图后，利用所述软件的质量属性工具计算出其重量，并和该部件的实测重量比较，若有误差则应对图进行修正。此外，对于台车体上相同的零件不必重复制作零件图，只在装配图时多次导人该零件，安装在不同位置即可。
本实施例调整重心采用了两种方法
1.增加台车调整重心方向一侧的台车框架及篦板条厚度，仍参看图1，将原框架外侧角钢7所用的16#角钢改为20#角钢，为保持框架上平面高度和上平面尺寸不变，将20#角钢上面宽度切割为160mm。同时将外侧篦板条钢板8的厚度由8mm改为10mm。经上述改进后，再使用上述确定重心的方法求出车体重心移动25.87mm，与重车重心的偏移量m’＝25.92-25.87＝0.05mm，可以认为推力过台车体重心。
2.采用增加配重的方法，参看图7，在台车调整重心方向一侧框架的内侧加厚度为25配重钢板，配重钢板的结构形状如图8所示。设置配重后再使用上述确定重心的方法求出车体重心移动25.22mm与重车重心的偏移量m’＝25.92-25.22＝0.7mm，可以认为推力过台车体重心。
当然，除上述调整重心的方法外，亦可采用其它改善台车结构的方法实现重心调整。
权利要求
1.一种调整环冷机台车重心减少车轮跑偏啃轨的方法，其特征在于，它按下列步骤进行A.确定台车体重心运用《SOLIDWORKS》软件为台车体建模，求解不规则台车体的重心，其中，首先将台车体所有部件按照实体绘出，再将部件装配成台车体模型图，而后利用《SOLIDWORKS》软件的质量属性工具计算台车体重心；B.确定台车体重心调整量将上述步骤求出的台车体(1)重心与接耳(5)推力作用线位置比较，得出台车体重心调整量；C.改善台车体结构根据B步骤求出的台车体重心调整量和调整方向，改善台车结构，再使用A步骤方法对改进后的台车体进行模拟，确定改善后台车体重心位置，并再与接耳5推力作用线位置比较，上述过程反复进行，直至接耳推力作用线过台车体重心。
2.根据权利要求1所述的调整环冷机台车重心减少车轮跑偏啃轨的方法，其特征在于所述改善台车结构的方法为，增加台车体重心调整方向一侧的台车框架(2)或篦板条钢板(6)的厚度。
3.根据权利要求1所述的调整环冷机台车重心减少车轮跑偏啃轨的方法，其特征在于所述改善台车结构的方法为，在台车体重心调整方向一侧设置配重(8)。
全文摘要
一种调整环冷机台车重心减少车轮跑偏啃轨的方法，属烧结设备技术领域，用于解决台车体空车与重车时重心不重合的问题。本发明运用《SOLIDWORKS》软件为台车体建模，求解出不规则台车体的重心，确定台车体重心调整量和调整方向，并以上述计算为依据，通过改善台车结构使接耳推力作用线过台车体重心。该方法可简单、准确的确定台车体重心，通过改善台车结构有效避免台车运行时产生的附加力偶，使得台车运行平稳。经上述方法改进后的台车可避免或减轻车轮轮缘啃轨现象，特别是明显降低环冷机台车在曲轨段的故障率，因此可延缓车轮及曲轨损坏速度，提高环冷机的使用寿命。
文档编号F27D15/00GK1760617SQ20051001612
公开日2006年4月19日 申请日期2005年11月16日 优先权日2005年11月16日
发明者刘嵘, 赵志国, 陈金勇, 赵永谦, 孙家舵 申请人:邢台钢铁有限责任公司