劉 宇 李大慶

北方重工集團有限公司

圓形料場堆取料機行走車輪結(jié)構(gòu)的探討與改進

劉 宇 李大慶

北方重工集團有限公司

本文概述了圓形料場堆取料機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，避免了車輪容易啃軌的問題。

圓形料場堆取料機；行走車輪改進；啃軌

引言

圓形儲料場堆取料機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、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的主要運動部件之一，其位于取料機門架下方，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)，并沿擋墻上方的環(huán)形鋼軌行駛。本文對幾種現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)形式進行了探討，并提出了一些結(jié)構(gòu)方面的改進，通過改進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

圓形儲料場堆取料機的行走車輪組行運行在料場周邊擋料墻上面的軌道上，并與行走端梁連接，組成行走機構(gòu)。行走機構(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。以上為行走機構(gòu)的常見構(gòu)成形式，但行走機構(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：當料倉加大時，門架變形量也隨之相應增大，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，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)都裝有電子保護開關(guān)，當偏移量過大時發(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的地方。具體表現(xiàn)為當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，此種沖擊為應力累積后進行釋放的結(jié)果，此現(xiàn)象雖不會馬上對機器造成影響，但累積到一定程度也會危及軌道基礎(chǔ)的安全乃至整機安全，因此也就有了下面的改進結(jié)構(gòu)。

2.3 我們將第2種車輪組結(jié)構(gòu)加以改進，將第2種行走機構(gòu)保持不變，只針對車輪對進行改進，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)

行走車輪組機構(gòu)做為圓形料倉堆取料機最為重要的運動部件，直接關(guān)系整機的穩(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，改進為本文所述的第3種結(jié)構(gòu)形式，并將這種結(jié)構(gòu)運用到實際項目中，達到了理想的使用效果，證明改進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。