门架式顶堆侧取堆取料机行走机构的 轮压计算及车轮轨道选型 王建波 北方重工集团有限公司装卸研究所 沈阳 １１００２７ 摘要：门架式顶堆侧取堆取料机是一种室内圆形料场的堆取料机，具有环保、储料量大及抗倾翻能力强 等特点，该取料机的行走机构具有重要作用，通过分析取料机料耙在不同工位引起的取料机车轮压力的变化， 得出最大、最小轮压值，通过计算车轮踏面疲劳载荷及疲劳强度校核，选取不同材质的车轮直径和轨道型号， 为行走机构的设计提供解决方案。 关键词：堆取料机；轮压；车轮；轨道 中图分类号：Ｕ６５３．９２８． ５ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００１—０７８５（２０１３）０３—００５６—０３ Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｇａｎｔｒｙ ｔｏｐ—ｓｔａｃｋｅｒ／ｓｉｄｅ—ｒｅｃｌａｉｍｅｒ ｉｓ ｉｎｄｏｏｒ ｃｉｒｃｕｌａｒ ｓｔｏｃｋｙａｒｄ ｓｔａｃｋｅｒ／ｒｅｃｌａｉｍｅｒ，ｗｉｔｈ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ，ｌａｒｇｅ ｍａｔｅｒｉａｌ ｓｔｏｒｉｎｇ ａｍｏｕｎｔ，ａｎｄ ｓｔｒｏｎｇ ａｎｔｉ－ｔｉｐｐｉｎｇ ｃａｐａｂｉｌｉｔｙ，ｅｔｃ．Ｔｈｅ ｔｒａｖｅｌｌｉｎｇ ｍｅｃｈａ— ｎｉｓｍ ｏｆ ｓｕｃｈ ｓｔａｃｋｅｒ／ｒｅｃｌａｉｍｅｒ ｔａｋｅｓ ａ ｋｅｙ ｐａｒｔ．Ｔｈｒｏｕｇｈ ａｎａｌｙｓｉｓ ｆｏｒ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｃｈａｎｇｅｓ ｏｆ ｗｈｅｅｌｓ ｉｎ ｃａｓｅ ｏｆ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｒａｋｅ ｗｏｒｋｉｎｇ ｐｏｓｉｔｉｏｎｓ，ｔｈｅ ｍ￣ｉｍｎｍ ａｎｄ ｍｉｎｉｍｕｍ ｗｈｅｅｌ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｖａｌｕｅｓ ａｒｅ ｆｉｇｕｒｅｄ ｏｕｔ，ａｎｄ ｔｈｒｏｕｇｈ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ ｗｈｅｅｌ ｔｒｅａｄ ｆａｔｉｇｕｅ ｌｏａｄ ａｎｄ ｃｈｅｃｋ ｏｆ ｆａｔｉｇｕｅ ｓｔｒｅｎｇｔｈ，ｗｈｅｅｌｓ ｉｎ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ａｎｄ ｄｉａｍｅｔｅｒｓ ａｎｄ ｔｒａｃｋｓ ｉｎ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｍｏｄｅｌｓ ａｒｅ ｓｅｌｅｃｔｅｄ，ｐｒｏｖｉｄｉｎｇ ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ ｔｏ ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｔｈｅ ｔｒａｖｅｌｌｉｎｇ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｓｔａｃｋｅｒ／ｒｅｃｌａｉｍｅｒ；ｗｈｅｅｌ ｐｒｅｓｓｕｒｅ；ｗｈｅｅｌ；ｔｒａｃｋ 随着散料装卸工业的发展，门架式顶堆侧取 耙降到料面上进行取料，物料被刮运到中柱底部 的漏斗中，漏斗下面的地坑带式输送机把物料输 出到下一个工位取料，料耙自转刮料的同时门架 堆取料机作为一种具有完全的抗倾翻能力的室内 环保设备，受到了广大散料装卸用户的青睐。取 料机的行走机构对于整机的性能具有重要的作 和料耙整体绕中柱回转。料耙逐层取料，回转周 而复始。 用，车轮及轨道作为行走机构的核心部件，合理 的选型是设计的关键，本文将根据取料机取料工 艺的特点，对取料机的轮压进行建模、计算及 选型 １ 门架式顶堆侧取堆取料机简介 门架式顶堆侧取堆取料机主要由中心柱、堆 料部分、取料部分组成，如图１所示。堆料部分 负责堆料工作，物料由栈桥进料带式输送机输送 至堆料机的带式输送机中，经堆料带式输送机堆 １．堆料机４．门架８．漏斗２．栈桥进料带式输送机５．行走机构６．挡墙９．地坑带式输送机３．穹顶 ７．料耙 １Ｏ．中柱 到圆形料场中。取料部分主要由行走机构、门 架、料耙、转台等组成。料耙的一端与门架铰 接，另一端通过钢丝绳吊挂在门架上，门架的弯 曲形状与料堆的形状相对应，门架的一端与转台 铰接，另一端与行走机构相联接。取料机负责把 料场中的物料取走，取料工艺是：卷扬机构将料 一图１ 门架式顶堆侧取堆取料机结构 ２行走机构的组成及工作原理 行走机构主要由车轮、驱动装置、车轮架、 《起重运输机械》 ２０１３（３） ５６一 球铰支承装置、水平挡轮装置等组成，如图２所 示。工作原理是：行走机构的上部与门架通过球 铰支承装置中的燕尾槽滑动联接，当门架在自重 作用下及料耙在不同工位产生弹性变形时，可以 通过在燕尾槽的滑动来释放沿门架方向产生的位 移。车轮采用带双轮缘结构，行走机构工作时沿 圆形轨道往返运动。 １．驱动装置２．球铰支承装置３．斗轮架 ４．钢轨５．水平挡轮装置６．车轮 图２行走机构 ３建立轮压的数学模型 行走机构的轮压主要由两部分引起，一部分 是门架、行走机构、栏杆、卷扬支架、司机室、 电气室等的自重载荷；另一部分是当料耙处于不 同工位时，料耙重心的移动引起轮压的变化。通 过料耙的取料范围分析，对料耙下俯、水平、上 仰到上极限３种工况进行研究。轮压的数学模型 如图３所示。取门架与转台的铰点为坐标原点Ｏ， 料耙与门架铰接支反力为 、Ｒ。，Ｇ 为门架与栏 杆的重心，Ｇ 为卷扬机的重心，Ｇ 为司机室的重 心，Ｇ４为电气室重心， 、 、 分别为料耙处于 下俯、水平、上仰３种工况的拉力，轮压的支反 力为Ｐ 。 根据图３轮压的数学模型，以Ｏ点为原点取 距，所列方程式为 ２１ １２０Ｇ１＋５ ８３５Ｇ２＋４ １００Ｇ３＋５０ ０００Ｇ６＋ ２０ ０００Ｔｃｏｓｃ￣＋１９ １５８Ｔｓｉｎａ＋３ ６００ＲＤ＋２ ０２０Ｒｃ＝ ７ ３００Ｇ４＋５０ ０００ＰＥ （１） 根据图４料耙受力数学模型，垂直方向所列 方程为式（２），水平方向所列方程为式（３），以 ｏ 点为原点取距，下俯、水平、上仰３种工况所 列方程分别对应（４）、（５）、（６）式。 《起重运输机械》 ２０１３（３ Ｊ 图３轮压的数学模型 Ｇ５＝Ｒｃ＋Ｔｅｏｓｏｚ ，（２） ＲＤ＝Ｔｓｉｎａ （３） ２０ ８２３Ｇ５＝１６ ４００Ｔｅｏｓａ＋２１ １６５Ｔｓｉｎｏｔ （４） ２０ ９００Ｇ５＝１６ ４００Ｔｅｏｓｏｔ－４－２１ １６５Ｔｓｉｎａ （５） １６ ３６５Ｇ５＝１６ ４００Ｔｅｏｓｏｔ＋２１ １６５Ｔｓｉｎａ （６） 图４料耙受力数学模型 ４轮压的计算 本计算以大唐锡林浩特某电厂￣ｂｌ００ ｍ顶堆侧 取堆取料机为例，Ｇ ＝１１７ ｔ，Ｇ：＝１０ ｔ，Ｇ ＝ ３．５ ｔ，Ｇ４＝６．５ ｔ，Ｇ５＝８０ ｔ，Ｇ６＝９ ｔ。 ４．１料耙下俯时的轮压 当料耙下俯时，把Ｇ ＝８０ ｔ，Ｏ／＝２８．７０代入式 （２）、（３）、（４），得出Ｔ＝６７．９ ｔ，Ｒｃ＝２０．５ ｔ，ＲＤ ＝３２．６ ｔ，代人式（１），可以得出Ｐ ＝９８．４ ｔ。 ４．２料耙水平时的轮压 当料耙水平时，受力模型如图４所示，把 Ｇ５＝８０ ｔ，Ｏｔ＝３１．７０代人式（２）、（３）、（５），得 出Ｔ＝６６．７ ｔ，Ｒｃ＝２３．３ ｔ，ＲＤ＝３５ ｔ，代入式（１） 可以得出Ｐ ＝９８．５ ｔ。 ４．３料耙上仰时的轮压 当料耙上仰时，受力模型如图４所示，把 一５７— Ｇ ＝８０ ｔ， ＝６７．２。代入式（２）、（３）、（６），得 出Ｔ＝５０．６ ｔ，Ｒｃ＝６０．４ ｔ，ＲＤ＝４６．７ ｔ，代人式 （１），可以得出Ｐ ＝９０．５ ｔ。 ６３０ ｍｍ的车轮和Ｑｕ８０轨道满足设计要求。 ６结论 通过对取料机料耙在不同工位的轮压计算， 得出轮压的最大值及最小值，运用起重机手册 及相关参考文献进行车轮直径及钢轨型号的选 型设计，为行走机构的设计提供了解决方案。 参考文献 ５车轮踏面疲劳强度计算 从上述计算中得出轮压最大值Ｐ ＝９８．５ ｔ、 最小值Ｐ ｉ ＝９０．５ ｔ，根据起重机手册车轮踏面疲 劳载荷计算公式Ｐ ＝ ２Ｐ ＋Ｐ ｉ ［ ］ ３ 和车轮踏面疲 劳强度计算公式Ｐ ≤ｋｌＤＬＣ，Ｃ Ｈ 来确定轮压是否 满足起重机钢轨允许最大轮压，ｋ 为与材料有关 ［１］张质文，王金诺，虞和谦，等．起重机设计手册 ［Ｍ］．北京：中国铁道出版社，１９９７． 的线接触应力，Ｃ 为轮速系数，Ｃ 为工作级别系 数。初选车轮直径为６３０ ｍｍ，钢轨为Ｑｕ８０，材质 ［２］周毅．轨行式起重机车轮许用轮压［Ｊ］．装卸机械设 备，２００１．（６）． 为６５ Ｍｎ。ｋ ＝５．６（车轮材料选用为ＺＧ３４０— ６４０），Ｃ ＝１．１７（车轮转数为５ ｒ／ｍｉｎ），Ｃ ＝ １．１２（运行机构选 工作制），Ｌ＝６９。３３ ＩＴＩＩＴＩ， Ｐ 叶 作者地址：沈阳经济技术开发区开发大路１６号北方重工装 卸研究所设计二室 邮 编：１１００２７ 行走机构共４个车轮，Ｐｃ单＝ Ｃ＝２４ ｔ， ｋｌＤＬＣ１Ｃ２＝３２ ｔ，Ｐｃ单＜ｋ ａＤＬＣ１Ｃ２，即初选直径 收稿日期：２０１２—１１—０１ 取料机缓冲床自动脱挂设计 黄曙光张起伟方海涛 华电重工股份有限公司 上海摘２００１２２ 要：在设备转场中，较为关键的技术之一是缓冲床的自动脱挂技术。介绍了一种小车式缓冲床，加上 特殊设计的挂钩和轨道托架，组成了一套完整的自动脱挂缓冲床装置，该装置具有高效、可靠、经济等特点， 适用于转场作业的取料机等设备。 关键词：转场作业；取料机；缓冲床；自动脱挂 中图分类号：Ｕ６５３．９２８． ５ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００１—０７８５（２０１３）０３—００５８—０３ Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｎ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｉｎ ｒｅｃｌａｉｍｅｒ ｔｒａｎｓｆｅｒ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｉｓ ｔｈｅ ａｕｔｏｍａｔｉｃ ｈａｎｇ—ｏｎ／ｈａｎｇ—ｏｆｆ ｏｆ ｉｍｐａｃｔ ｔａ－ ｂｌｅ．Ｔｈｅ ｐａｐｅｒ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ ａ ｔｒｏｌｌｅｙ—ｔｙｐｅ ｉｍｐａｃｔ ｔａｂｌｅ，ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｓｐｅｃｉａｌｌｙ—ｄｅｓｉｇｎｅｄ ｈｏｏｋ ａｎｄ ｒａｉｌ ｂｒａｃｋｅｔ ｔｏｇｅｔｈｅｒ，ｆｏｒｍｉｎｇ ａ ｃｏｍｐｌｅｔｅ ａｕｔｏｍａｔｉｃ ｈａｎｇ—ｏｎ／ｈａｎｇ—ｏｆｆ ｉｍｐａｃｔ ｔａｂｌｅ．Ｓｕｃｈ ｄｅｖｉｃｅ ｈａｓ ａｄｖａｎｔａｇｅｓ ｏｆ ｈｉｇｈ ｅｆｉｆｃｉｅｎｔ，ｒｅｌｉａｂｌｅ ａｎｄ ｅｃｏｎｏｍｉｃａｌ， ａｎｄ ｉｓ ａｐｐｌｉｃａｂｌｅ ｔｏ ｔｈｅ ｒｅｃｌａｉｍｅｒ ｔｒａｎｓｆｅｒ ｏｐｅｒａｔｉｏｎｓ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｔｒａｎｓｆｅｒ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ；ｒｅｃｌａｉｍｅｒ；ｉｍｐａｃｔ ｔａｂｌｅ；ａｕｔｏｍａｔｉｃ ｈａｎｇ—ｏｎ／ｈａｎｇ—ｏｆｆ 取料机是一种连续、高效的散料挖取设备， 广泛地应用于电力、建材、化工、矿山、码头、 煤炭、冶金钢厂、粮食等行业的物料存储、输送 系统中。常见的取料机有斗轮（堆）取料机、门 式刮板取料机、桥式斗轮取料机、滚筒取料机等 采用全断面取料方式并配备料耙装置，具有很好的 物料混匀效果，因此常应用于均化料场。均化料场 为了达到最好的均化效果，所配堆料机通常采用人 字形堆料模式，由此产生堆料时取料机长时间处于 闲置状态，造成了资源浪费。 《起重运输机械》 ２０１３（３） 式／桥式刮板取料机、门式／桥式斗轮取料机、滚 筒取料机、圆形料场斗轮堆取料机等。其中，桥 一５８一