UG NX8.0在圆形桥式刮板堆取料机料场储量参数化计算中的应用

【摘要】利用UG NX8.0强大的复合建模特点和参数化表达式辅助工具，对圆形桥式刮板堆取料机堆出的料堆进行参数化设计，运用UG NX8.0的表达式可以十分方便的对圆形桥式刮板堆取料机堆出的料堆模型进行参数化编辑，从而可以得到不同直径的料堆模型，准确的计算出料场的储量。

【关键词】圆形桥式刮板堆取料机；UG NX8.0；参数化设计

随着我国工业现代化的发展，堆取料机广泛应用于水泥、煤炭、钢铁、电力、港口等行业，近年来逐渐趋于大型化、高技术。圆形桥式刮板堆取料机因其具有混匀效果好（通常均化比能达到10：1）、料场储量大、自动化控制程度高的特点被广泛应用于各个行业。在圆形桥式刮板堆取料机的设计之初，料场储量的计算是非常复杂繁琐的，往往花去设计人员很多时间，本文探索了一种新的方法，解决了现实存在的工程问题，提高了设计人员的工作效率，缩短了设计周期。

一、圆形桥式刮板堆取料机的机械结构及堆料工艺

1.1圆形桥式刮板堆取料机通常由堆料机、取料机、中柱等部分组成（见图1），堆料机负责将物料从料场外堆到料场内，取料机负责将混匀好的物料从料场内取出送到下一级设备上，中柱主要负责支撑起堆料机与取料机，起到支撑的作用。

1.2圆形桥式刮板堆取料机之所以具有较好的混匀效果，最主要的原因是其在堆料的工艺上采取了CHEVCON堆料法，堆料层数达到了400层以上，均化比能达到10：1以上。在CHEVCON堆料法的堆料过程中料堆是按顺时针方向连续堆成的。在堆料区域内，堆料臂的运动是由回转运动和变幅运动合成的，堆料臂通常是从0度顺时针回转至108度，同时从+12度变幅至-15度，随后堆料臂从108度逆时针回转至0度，同时从-15度变幅至+12度，当堆料臂回转往复堆料到料堆高度后，将水平回转移位3度，回转行程将由108度变为111度，接续的逆时针方式堆料的回转行程仍为108度，最终堆成如图2的料堆，由图中我们可以看出堆料臂在堆料区域内形成的堆顶轨迹是一条类似抛物线状的曲线，料堆在堆料区域内形成的形状也是一个非常特殊的圆锥，这给料场的储量计算带来了很大的困难。

二、堆料区域内堆顶轨迹曲线方程的建立

堆料区域内堆顶轨迹曲线是由堆料臂绕中柱中心线作回转运动和绕变幅铰点作变幅运动，两运动合成而形成的。该曲线是一条三维空间曲线，利用堆料臂回转运动与变幅运动的交点，我们可以建立起一个球坐标系，根据回转角速度、变幅角速度我们就可以建立起堆料区域内堆顶轨迹曲线的球坐标方程：

r=f f：变幅铰点到卸料点的距离通常为定值

ψ=α+ΦxT α：变幅初始角度Φ：变幅角速度通常为定值T：时间

θ=β+ωxT β：回转初始角度ω：回转角速度通常为定值

然后根据球坐标系与直角坐标系的转换关系及直角坐标系的平移定理（见图3），我们就会很容易建立起堆料区域内堆顶轨迹曲线的直角坐标系方程：

x=fxsin（α+ΦxT）xcos（β+ωxT）

y=fxsin（α+ΦxT）xsin（β+ωxT）

z=fxcos（α+ΦxT）+e e：球坐标系与直角坐标系的距离

三.在UG NX8.0环境下建立圆形桥式刮板堆

取料机的料堆三维参数化模型

由圆形桥式刮板堆取料机的机械结构及堆料工艺我们可以知道决定料堆形状的关键参数有：料场轨道半径a、中心落料斗基坑半径b、料堆外边到轨道的距离c、物料的安息角d、堆料臂铰点中心高（即球坐标系与直角坐标系的距离）e，将以上的参数及堆顶轨迹曲线的直角坐标系方程输入到UG NX8.0表达式对话框中，如图4

其中xt、yt、zt为堆顶轨迹曲线的直角坐标系方程在UG NX8.0环境下相对内部变量t（这里t为UG NX8.0内部变量，其取值在0～1）的直角坐标，然后利用UG NX8.0的草图、旋转、布尔运算等功能建立圆形桥式刮板堆取料机的料堆三维参数化模型，如图5

只要我们在表达式中改变相应的参数，就会得到不同的料堆模型，如φ60m、φ90m等不同直径的料堆模型，利用UG NX8.0的测量体工具我们就能得到相应的料堆储量。

结论

UG NX8.0是一款功能非常强大的参数化设计软件，加之利用上面的方法，我们非常准确地计算出了圆形桥式刮板堆取料机的料堆储量，解决了我们实际生产生活中遇到的工程问题，提高了我们的工作效率，较低了工作强度，同时也开阔了我们的思路。

参考文献

[1]王刚，余国华.《UG相关参数化设计培训教程》：1版.北京：清华大学出版社，2002

[2]张峰.《UG设计培训教程》：1版.北京：清华大学出版社，2005