[發(fā)明專利]一種銅圓盤澆鑄機(jī)定量澆鑄過程建模方法有效
| 申請(qǐng)?zhí)枺?/td> | 201710520061.4 | 申請(qǐng)日： | 2017-06-29 |
| 公開（公告）號(hào)： | CN107309419B | 公開（公告）日： | 2018-10-12 |
| 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人： | 蔣朝輝;周家達(dá);桂衛(wèi)華;謝永芳;陽春華;沈宇航 | 申請(qǐng)（專利權(quán)）人： | 中南大學(xué) |
| 主分類號(hào)： | B22D37/00 | 分類號(hào)： | B22D37/00 |
| 代理公司： | 長沙朕揚(yáng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 43213 | 代理人： | 何湘玲 |
| 地址： | 410083 *** | 國省代碼： | 湖南;43 |
| 權(quán)利要求書： | 查看更多 | 說明書： | 查看更多 |
| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 圓盤 澆鑄 定量 過程 建模 方法 | ||
1.一種銅圓盤澆鑄機(jī)定量澆鑄過程建模方法，其特征在于，所述方法應(yīng)用于特定的澆鑄機(jī)，所述澆鑄機(jī)包括雙搖桿機(jī)構(gòu)和澆鑄包，所述雙搖桿機(jī)構(gòu)由主動(dòng)搖桿連桿從動(dòng)搖桿和機(jī)架構(gòu)成，最長桿為機(jī)架，最短桿為從動(dòng)搖桿，所述澆鑄包固連在所述連桿上，且所述連桿與澆鑄包擁有相同角速度，所述方法包括：
根據(jù)所述主動(dòng)搖桿所述連桿所述從動(dòng)搖桿和所述機(jī)架的幾何約束方程，建立搖桿-連桿-澆鑄包關(guān)聯(lián)運(yùn)動(dòng)模型，由所述主動(dòng)搖桿的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)解出所述澆鑄包的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)；
根據(jù)流體力學(xué)、水力學(xué)原理，結(jié)合銅水流動(dòng)特點(diǎn)與澆鑄包幾何邊界條件建立銅水出流流量模型，由所述澆鑄包的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)解出銅水出流流量；
其中，所述澆鑄包的空間被內(nèi)嵌的擋流板分為第一部分和第二部分，所述第二部分設(shè)有澆鑄包出口，所述擋流板下方設(shè)有一個(gè)連通第一部分和第二部分的矩形窗口；所述銅水出流流量模型包括銅水液位高于所述擋流板最低點(diǎn)的模型和銅水液位低于所述擋流板最低點(diǎn)的模型；
在建立所述銅水液位高于所述擋流板最低點(diǎn)的模型時(shí)，將所述澆鑄包內(nèi)銅水分割為第一部分銅水(V1)、第二部分銅水(V2)、第三部分銅水(V3)和第四部分銅水(Vr)，所述第一部分銅水(V1)位于所述擋流板左側(cè)，所述第二部分銅水(V2)位于所述擋流板右側(cè)，且位于所述澆鑄包出口下方，所述第三部分銅水(V3)位于所述擋流板底部所覆蓋的正下方，所述第四部分銅水(Vr)位于所述擋流板右側(cè)，且位于所述澆鑄包出口上方；
在建立所述銅水液位低于所述擋流板最低點(diǎn)的模型時(shí)，將所述澆鑄包內(nèi)銅水分割為第五部分銅水(V5)和第六部分銅水(Vs)，所述第五部分銅水(V5)位于所述澆鑄包出口下方，所述第六部分銅水(Vs)位于所述澆鑄包出口上方。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述銅水液位高于所述擋流板最低點(diǎn)的模型的建立方法，還包括：
將流體連續(xù)性方程簡化為：
v1A1＝v2A2
其中，v1為所述第一部分銅水(V1)液面下降流速，v2為所述擋流板下銅水平均流速，A1和A2分別為第一及第三部分的斷面面積；
由于所述第一部分銅水(V1)屬于非定常流動(dòng)，依據(jù)機(jī)械能守恒原理，建立非定常條件總流伯努利方程：
hw＝∑hf+∑hm
其中，ρ為銅水密度，P1＝P2＝Pa為兩斷面靜壓，a1為動(dòng)能修正系數(shù)，hw為水頭損失，hf為沿程水頭損失，hm為局部水頭損失，h為擋流板左側(cè)銅水與擋流板右側(cè)銅水高度差，s為流線；整理后得：
求出所述第一部分銅水(V1)的液位高度hr；
以澆鑄包旋轉(zhuǎn)角度θ為中間變量，根據(jù)流體連續(xù)性，依次求解出此時(shí)第一部分銅水(V1)、第二部分銅水(V2)、第三部分銅水(V3)和第四部分銅水(Vr)的體積變化量，并運(yùn)用明渠跌水模型計(jì)算銅水出流流量q(t)
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述銅水液位低于所述擋流板最低點(diǎn)的模型的建立方法，還包括：
所述第六部分銅水(Vs)位于所述澆鑄包出口上方總流平衡方程為：
求得V5和Vs后，使用明渠跌水模型計(jì)算銅水流量q(t)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一所述的方法，其特征在于，求解銅水出流流量包括：
根據(jù)所述主動(dòng)搖桿與水平正向的夾角變化，求解所述雙搖桿機(jī)構(gòu)其余各桿與水平方向的夾角變化，進(jìn)而獲得澆鑄包的旋轉(zhuǎn)角度、角速度和平移量；
根據(jù)所述澆鑄包的旋轉(zhuǎn)角度、角速度和平移量結(jié)合所述銅水出流流量模型解出銅水出流流量。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，還包括：根據(jù)建立的所述銅水出流流量模型，結(jié)合澆鑄工藝形成定量澆鑄的閉環(huán)控制。
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