劉 宇 李大慶

北方重工集團(tuán)有限公司

圓形料場堆取料機(jī)行走車輪結(jié)構(gòu)的探討與改進(jìn)

劉 宇 李大慶

北方重工集團(tuán)有限公司

本文概述了圓形料場堆取料機(jī)行走車輪的常見布置形式、結(jié)構(gòu)及工作原理，并結(jié)合現(xiàn)場實際情況，對車輪組的結(jié)構(gòu)加以改進(jìn)，避免了車輪容易啃軌的問題。

圓形料場堆取料機(jī)；行走車輪改進(jìn)；啃軌

引言

圓形儲料場堆取料機(jī)是解決露天布置的料場所產(chǎn)生的環(huán)境污染和占地空間問題而研制出的一種全新型工藝設(shè)備。這種設(shè)備在封閉廠房內(nèi)布置，解決了物料在堆取過程中，料堆受風(fēng)、雨水影響發(fā)生的流失、飛散等問題。行走車輪組是圓形儲料場堆取料機(jī)的主要運(yùn)動部件之一，其位于取料機(jī)門架下方，車輪落在擋墻上方的環(huán)形軌道上，承受取料門架載荷。兩組車輪組共同組成行走端梁結(jié)構(gòu)，并沿?fù)鯄ι戏降沫h(huán)形鋼軌行駛。本文對幾種現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行了探討，并提出了一些結(jié)構(gòu)方面的改進(jìn)，通過改進(jìn)可使車輪組工作室更加平穩(wěn)可靠，并解決行走車輪容易發(fā)生啃軌的問題。

2 、幾種常見的車輪組結(jié)構(gòu)特點與改進(jìn)

圓形儲料場堆取料機(jī)的行走車輪組行運(yùn)行在料場周邊擋料墻上面的軌道上，并與行走端梁連接，組成行走機(jī)構(gòu)。行走機(jī)構(gòu)座落在外側(cè)環(huán)行軌道上。門架的部分重量由環(huán)行軌道承受。采用四個輪子，每兩個輪子用一個小的箱形體連接并構(gòu)成一個車輪組，共構(gòu)成兩套車輪組。兩套車輪組上方分別用鉸軸與大的端梁體鉸接，鉸軸控制其旋轉(zhuǎn)自由度。保證兩個車輪同時接觸并始終壓力相同。以上為行走機(jī)構(gòu)的常見構(gòu)成形式，但行走機(jī)構(gòu)的車輪組有所不同，按照與門架的連接方式、車輪形式、補(bǔ)償形式等劃分為如下幾種結(jié)構(gòu)：

2.1 固定端梁與門架采用球鉸支承連接，車輪為帶輪緣式，如圖1：

圖1

端梁體頂部通過球鉸與門架鉸接或固接。由于采用了球鉸結(jié)構(gòu)，行走機(jī)構(gòu)只承受垂直方向的載荷，門架沿環(huán)形軌道徑向方向的位置由球鉸支承的滑動來調(diào)整，車輪組帶有水平方向的擋輪組，起限位作用，同時車輪本身帶有輪緣，可防止擋輪組失效后車輪發(fā)生掉軌事故。此種結(jié)構(gòu)的行走車輪為每兩輪1組，每組中的2個車輪的軸線平行，也就是兩個車輪成一條直線設(shè)置，而每組輪組根據(jù)圓形料場的環(huán)形軌道設(shè)置相應(yīng)的角度，以使車輪組行走中心線沿圓形軌道的切線方向。

通過一些圓形料場項目的實際應(yīng)用來看，此種結(jié)構(gòu)可滿足一些料場直徑較小，門架跨距較小的料場正常使用，但隨著料倉直徑的增大，此種結(jié)構(gòu)就暴露出一些不足。具體為：當(dāng)料倉加大時，門架變形量也隨之相應(yīng)增大，其水平位移調(diào)整量超出此結(jié)構(gòu)的最佳調(diào)整能力范圍，造成擋輪組因受力過大頻繁損壞、車輪的輪緣啃軌，使車輪行走時產(chǎn)生較大沖擊與震動，較大的震動嚴(yán)重威脅混凝土基礎(chǔ)的安全。因為存在以上缺點，所以大直徑圓形料場一般不采用這種車輪組結(jié)構(gòu)。

2.2 為滿足較大直徑圓形料倉的使用要求，我們將第1種車輪組結(jié)構(gòu)加以改進(jìn)，其形式為：行走車輪與門架采用固定連接，無球鉸支承，行走車輪為光輪結(jié)構(gòu)，車輪采用比較寬的無輪緣形式，如圖2：

圖2

此種行走機(jī)構(gòu)并無端梁體結(jié)構(gòu)，行走車輪組通過螺栓與門架固接，同時車輪采用了光輪結(jié)構(gòu)且無水平擋輪，行走機(jī)構(gòu)承受垂直方向的載荷與門架變形所產(chǎn)生的沿環(huán)形軌道徑向的水平載荷，由于車輪本身無輪緣，當(dāng)車輪組的水平載荷積累到一定程度時，車輪與軌道之間產(chǎn)生相對滑移，滑移的產(chǎn)生改變了車輪相對于軌道的中心距，消除了門架變形所產(chǎn)生的水平載荷。同時為防止車輪發(fā)生掉軌事故，車輪的兩側(cè)都裝有電子保護(hù)開關(guān)，當(dāng)偏移量過大時發(fā)出警報，以便于及時停車調(diào)整與處理。于此同時，每組車輪組中的2個車輪的軸線平行，車輪組根據(jù)圓形料場的環(huán)形軌道設(shè)置相應(yīng)的角度，以使車輪組行走中心線沿圓形軌道的切線方向。

這種結(jié)構(gòu)解決了第1種車輪組結(jié)構(gòu)在環(huán)形軌道徑向調(diào)整能力小的問題，同時采用光輪設(shè)計，從根本上杜絕了車輪啃軌，提高了大直徑圓形取料機(jī)的整體可靠性。通過實際使用也證明了此種結(jié)構(gòu)的優(yōu)越性，但過程中發(fā)現(xiàn)，這種結(jié)構(gòu)仍存在不足和值得改進(jìn)的地方。具體表現(xiàn)為當(dāng)車輪組行走一段距離后，車輪組與鋼軌間會產(chǎn)生有規(guī)律的振動，同時伴有較大聲響，軌道直徑越大，這個現(xiàn)象越為明顯。經(jīng)現(xiàn)場實際觀察，我們判斷為車輪與軌道瞬間發(fā)生徑向滑移所致，此種沖擊為應(yīng)力累積后進(jìn)行釋放的結(jié)果，此現(xiàn)象雖不會馬上對機(jī)器造成影響，但累積到一定程度也會危及軌道基礎(chǔ)的安全乃至整機(jī)安全，因此也就有了下面的改進(jìn)結(jié)構(gòu)。

2.3 我們將第2種車輪組結(jié)構(gòu)加以改進(jìn)，將第2種行走機(jī)構(gòu)保持不變，只針對車輪對進(jìn)行改進(jìn)，將原結(jié)構(gòu)每組中的2個車輪的軸線平行改為成角度設(shè)置，其角度大小等于兩車輪中心距所形成的弦長所對應(yīng)角度。

這種結(jié)構(gòu)在具備第2種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點的同時，解決了第2種車輪組結(jié)構(gòu)在環(huán)形軌道行走時產(chǎn)生應(yīng)力積累的問題，由于每1個車輪的軸線都與圓形軌道的直徑平行，其在行走時都是沿切線方向，輪與輪之間相互獨立，不會出現(xiàn)不同車輪行走方向不一致而產(chǎn)生的應(yīng)力積累問題，只要保證安裝精度，此種結(jié)構(gòu)的行走車輪可以非常平穩(wěn)的工作，經(jīng)過我們多個現(xiàn)場的實際使用反饋也是如此。有效解決了行走機(jī)構(gòu)啃軌、穩(wěn)定性差、容易損壞的問題。

3 、總結(jié)

行走車輪組機(jī)構(gòu)做為圓形料倉堆取料機(jī)最為重要的運(yùn)動部件，直接關(guān)系整機(jī)的穩(wěn)定性與使用性，本文通過對2種結(jié)構(gòu)的行走車輪組進(jìn)行探討與分析，并結(jié)合了設(shè)備實際使用中所遇到的問題，改進(jìn)為本文所述的第3種結(jié)構(gòu)形式，并將這種結(jié)構(gòu)運(yùn)用到實際項目中，達(dá)到了理想的使用效果，證明改進(jìn)方案是可行且有效的，這為將來設(shè)計更大直徑與能力的堆取料機(jī)掃清了障礙并為相關(guān)的設(shè)計工作積累了寶貴的經(jīng)驗。