張 旭，劉旭明，錢寶旭，趙曉峰

（蘭州蘭石能源裝備工程研究院，甘肅 蘭州730000）

5t移動式無軌加料車是大型冶煉設備所需輔助設備，可有效改善勞動作業(yè)條件環(huán)境，提高生產(chǎn)效率。目前我國很多冶煉企業(yè)依然采用天車吊鉗等輔助設備輸送冶煉物料。物料運轉(zhuǎn)時間長，生產(chǎn)效率低。為了提高生產(chǎn)效率和輸送物料的靈動性，無軌裝出料機作為主要的輔助設備越來越多的運用于冶煉生產(chǎn)中，也越來越多受到一些生產(chǎn)大型冶煉設備廠家的重視。

目前國內(nèi)主要生產(chǎn)無軌移動式加料車的企業(yè)基本為空白，大多數(shù)為小噸位叉車改裝和推料方式加料。由于全液壓控制的無軌移動式加料車技術(shù)含量高，造價成本高，其技術(shù)為國外少數(shù)公司壟斷，在國內(nèi)百分之九十是進口產(chǎn)品，具有自主知識產(chǎn)權(quán)的無軌移動式加料車處于空白狀態(tài)，所以很多國內(nèi)廠家越來越重視對全液壓控制無軌移動式加料車開發(fā)研制。加之目前國內(nèi)銅冶煉項目比較多，加料設備大多數(shù)為進口設備，成本昂貴，國產(chǎn)設備替代進口設備已成為未來的必然趨勢。

1 結(jié)構(gòu)及主要技術(shù)參數(shù)

1.1 結(jié)構(gòu)組成

如圖1所示，5t移動式無軌加料車結(jié)構(gòu)組成主要有9部分組成。

圖1 5t移動式無軌加料車

5t移動式無軌加料車料斗有鏟式、箱式、叉式等多種，可滿足多種工況的生產(chǎn)需求。并且依靠鎖銷快插式結(jié)構(gòu)（如圖2所示）實現(xiàn)料斗與鉗桿的快換，極大程度的縮減了加料等輔助工序的時間。四連桿機構(gòu)與機架連接，依靠兩組油缸使得鉗桿在限定的軌跡范圍內(nèi)，完成鉗桿平升、平降、上傾、下傾。液壓馬達配合內(nèi)齒回轉(zhuǎn)支撐驅(qū)動鉗桿做360°正反旋轉(zhuǎn)完成卸料動作。

圖2 鉗桿結(jié)構(gòu)示意圖

整車車體為剛性的、箱形焊接結(jié)構(gòu)，剛性好，抗震性能強。制動執(zhí)行件鼓式制動器安裝在前輪上，驅(qū)動和轉(zhuǎn)向都作用在后輪上。為使駕駛員能夠有安全舒適的操作環(huán)境，無軌裝出料機駕駛室配置有空調(diào)裝置，同時駕駛室玻璃全部采用耐高溫鋼化玻璃，可以在惡劣高溫環(huán)境下連續(xù)工作。

1.2 主要動作

5t移動式無軌加料車主要動作有：①料斗旋轉(zhuǎn)；②鉗桿平行升降；③鉗桿上下傾斜；④鎖銷鎖緊松開；⑤行走；⑥轉(zhuǎn)向等六大動作。5t移動式無軌加料車所有動作為全液壓控制，其動力源為柴油發(fā)動機帶動泵作用。其中鉗桿的平行升降、鉗桿的上下傾斜、鎖銷鎖緊松開都由泵控制液壓油缸作用完成；行走、轉(zhuǎn)向、料斗旋轉(zhuǎn)由泵控制液壓馬達作用來實現(xiàn)，行走采用閉式液壓回路。

1.3 主要技術(shù)參數(shù)（表1）

表1 主要技術(shù)參數(shù)

2 設計原理

無軌裝出料機驅(qū)動行走采用雙變量大扭矩低轉(zhuǎn)速馬達，可無級調(diào)速，設計腳踏板控制速度，完全符合駕駛車輛的習慣。轉(zhuǎn)向采用液壓助力，差速驅(qū)動，轉(zhuǎn)彎半徑小，機動性強。剎車制動采用大扭矩鼓式制動器，大扭矩鼓式制動器工作壓力低，制動扭矩大，剎車制動安全可靠。能夠?qū)崿F(xiàn)物料的快速運轉(zhuǎn)。

2.1 行走驅(qū)動系統(tǒng)

工作原理如圖3所示。

圖3 工作原理圖

行走驅(qū)動系統(tǒng)采用液壓閉式回路：該回路相比開式回路具有如下特點：閉式系統(tǒng)的壓力損失小，換向沖擊小，效率高。工作相對平穩(wěn)，液壓所用油量少，（油箱?。┑簤河蜏芈愿?，需設置強制冷卻系統(tǒng)。開式系統(tǒng)壓力損失大，沖擊力大，工作噪聲大，容易造成液壓油污染。

此閉式回路主要由動力源（閉式泵）、安全閥 、補油泵 、沖洗閥和執(zhí)行元件構(gòu)成。由柴油發(fā)動機驅(qū)動軸向柱塞泵，軸向柱塞泵作用于液壓馬達進而驅(qū)動后輪，從而實現(xiàn)對整車的驅(qū)動。速度調(diào)節(jié)通過一個帶有負荷限制調(diào)節(jié)器的自動控制系統(tǒng)來實現(xiàn)，此系統(tǒng)的變量泵通過一個由腳踏板控制的液壓缸調(diào)節(jié)。計算依據(jù)為：

（1）移動式無軌加料車動力矩M起用來克服車輪滾動時的摩擦力矩M摩和整車起動時的慣性力矩M慣。

式中：M起——總的驅(qū)動力矩；

M摩——輪胎跟工作面的摩擦力矩；

M慣——整車起動時的慣性力矩。

（2）車輪滾動時的摩擦力矩M摩

式中：K——車輪與地面之間的摩擦系數(shù)；

β——考慮為阻力矩系數(shù)；

μ——車輪軸承處的摩擦系數(shù)；

r——車輪軸半徑；

G總——為車體與最大料的總重。

（3）慣性力矩M慣包括兩部分：傳動機構(gòu)旋轉(zhuǎn)零件的慣性力矩M慣1及車體作直線加速運動時的慣性力矩M慣2。

因M慣1可以忽略不計，故

2.2 無軌裝出料機轉(zhuǎn)向系統(tǒng)

工作原理如圖4所示。

圖4 工作原理圖

5t移動式無軌加料車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)為負載敏感全液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。該系統(tǒng)由泵、優(yōu)先閥、負載敏感轉(zhuǎn)向器、轉(zhuǎn)向溢流閥、系統(tǒng)溢流閥組成。采用液壓助力，馬達連接減速機帶動小齒輪，小齒輪帶動回轉(zhuǎn)支承，差速驅(qū)動，前輪配置大扭矩鼓式制動器剎車制動，后輪轉(zhuǎn)向，轉(zhuǎn)向時可繞一前輪做最小轉(zhuǎn)彎，所以轉(zhuǎn)彎半徑小，機動性強。

無軌裝出料機轉(zhuǎn)向的控制由一個轉(zhuǎn)向柱上的手柄完成。矯正后速度與驅(qū)動輪壓力是恒定的，采用液壓助力，馬達連接減速機帶動小齒輪，小齒輪帶動回轉(zhuǎn)支承，差速驅(qū)動，前輪配置大扭矩鼓式制動器剎車制動，后輪轉(zhuǎn)向。轉(zhuǎn)向部分計算依據(jù)為：

由公式（1）、（2）得出所需實際的M值。式中：G——無軌裝出料機轉(zhuǎn)向輪負載；

F——轉(zhuǎn)向牽引力；

U——摩擦系數(shù)；

M——無軌裝出料機所需轉(zhuǎn)向力為轉(zhuǎn)向輪克服正壓力對地面摩檫力所這些要的力矩。

行走過程中轉(zhuǎn)向時，轉(zhuǎn)向輪是可以滾動的，所以所需轉(zhuǎn)向?qū)嶋H力矩小于理論計算M值。未行走轉(zhuǎn)向時，形成兩后輪相互反方向轉(zhuǎn)動，可使兩輪處于浮動狀態(tài)。所以所需轉(zhuǎn)向?qū)嶋H力矩遠遠小于理論計算M值。

2.3 剎車系統(tǒng)

工作原理如圖5所示。

圖5 工作原理圖

無軌裝出料機剎車系統(tǒng)由負載敏感泵供液。剎車控制閥分為兩種狀態(tài)。在一級剎車狀態(tài)下，機體并未強制剎車，而是通過剎車閥，切換系統(tǒng)驅(qū)動泵，使其空轉(zhuǎn)，停止為行走馬達供油。繼續(xù)踩剎車才進入強制剎車狀態(tài)，液壓油經(jīng)過剎車閥進入鼓式制動器，鼓式制動器剎車片膨脹，抱死輪軸，實現(xiàn)剎車。為保證剎車的安全性，在剎車回路上安裝了賀德克蓄能器進行保壓。制動主要用于克服慣性力做功。剎車部分計算依據(jù)為：

由公式（3）、（4）、（5）得出所需實際的 M 值。

式中：M制——所需制動力矩；

M慣——整車慣性力矩；

F——整車制動力；

A——加速度。

3 設計特點

5t移動式無軌加料車由大功率柴油機驅(qū)動,根據(jù)工作要求設計有多種動作機能，在惡劣的工作環(huán)境下可安全可靠的實現(xiàn)各種動作；后輪由液壓馬達驅(qū)動，具有較小的回轉(zhuǎn)半徑，采用的是低轉(zhuǎn)速大扭距液壓馬達，可無級調(diào)速；選用實心橡膠輪胎；液壓伺服系統(tǒng)，控制剎車制動和行走轉(zhuǎn)向；所有動作由比例閥控制，結(jié)構(gòu)合理，便于維護；液壓傳動裝置的各元件之間僅靠管路連接，結(jié)構(gòu)緊湊，安全。與機械傳動相比，液壓傳動動態(tài)響應好，工作平穩(wěn)，安全，且易實現(xiàn)自動控制等特點。其缺點是液壓控制系統(tǒng)維護不當易泄露。

4 結(jié)論

5t移動式無軌加料車能夠適應惡劣的工作環(huán)境，依靠轉(zhuǎn)彎半徑小，機動性強，上下料便捷，大程度的縮短了冶煉輔助工序所需的時間，提高生產(chǎn)效率。

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