頂堆側取堆取料機行走機構驅動功率及打滑計算

王建波， 任志剛， 張亮

（北方重工集團有限公司 裝卸研究所，沈陽110027）

1 引 言

隨著散料裝卸工業的發展，頂堆側取堆取料機作為一種室內環保設備，在圓形料場的倉儲轉運中得到了廣泛應用。在門架式俯仰頂堆側取堆取料機中，行走機構對于取料系統的功能實現具有重要作用。

2 門式俯仰頂堆側取堆取料機結構組成及工作原理

門架式頂堆側取堆取料機主要由中心柱、堆料機部分、取料機部分三部分組成，如圖1 所示。堆料機負責堆料工作，取料機負責把料場中的物料取走。取料機主要由行走機構、門架、料耙、轉臺等組成。門架的一端與轉臺鉸接，另外一端與行走機構相聯接，取料工藝是卷揚機構將料耙降到料面上進行取料，物料被刮運到中柱底部的漏斗中，漏斗下面的地坑皮帶把物料輸出到下一個工位取料，門架帶動料耙整體繞中柱回轉且刮板自轉刮料，卷揚逐層取料，周而復始。

圖1

3 行走機構的驅動功率的計算

整個行走機構在運行時，行走的阻力主要由5 部分組成：（1）軌道對車輪的阻力；（2）車輪軸承阻力轉化到軌道對車輪的阻力；（3）刮板運料阻力；（4）刮板切割阻力對車輪的運行阻力；（5）回轉支承的摩擦阻力。本文以某項目取料能力為2000t/h 取料機為例，給出計算中所需的基本數據。

3.1 軌道對車輪的阻力F1

計算公式為F1=GK/r，G 包括行走機構自重和門架的支反力，G=17500+98500=116000kg。車輪半徑r=31.5cm，滾動力臂K=0.05～0.07cm，取0.07cm，F1=（116000/31.5）×0.07×9.8=2526N。

3.2 車輪軸承阻力轉化到軌道對車輪的阻力F2

計算公式為F2=Gfr′/r，滾動軸承摩擦系數f=0.004，滾動軸承滾動半徑r′=19.5cm，車輪半徑r=31.5cm，F2=（116000×0.004×19.5）×9.8/31.5=2815N。

3.3 刮板運料阻力轉化成的運行阻力F3

3.4 料耙中刮板切割阻力對車輪的運行阻力F4

刮板線切割力f 按6kg/cm 計算，按刮板高度的50%切割物料，53 個刮計算，刮板高度h=60cm，n1-刮板數量（刮取物料的刮板），f=h×50%×n1×6=60×0.5×53×6=9540kg。刮板切割阻力按集中載荷考慮作用在臂架的35m 處，；回轉機構回轉半徑R=50m，此處μs＝0.3，則門架與端梁結合處的阻力為：

3.5 回轉支承和啟動時轉動慣量引起的阻力F5

回轉支承摩擦阻力矩公式為：

式中，傾翻力矩M=190000N·m；軸向力Fa=1350000N；徑向力Fr=150000N。

設定取料機由靜止到運行到正常速度需10s，估算轉動慣量阻力矩50000N·m。阻力矩轉化到車輪的阻力

通過上述計算可知阻力和：

4 行走機構電機選型

4.1 電機的靜功率

電機選2×7.5kW，傳動鏈為：變頻電機→聯軸器→制動器→減速器→車輪組，電機型號：QABP160M6A，P=7.5kW，n=960r/min，減速器i=208.963。

4.2 確定驅動車輪的扭矩

總阻力為98911N，共4 個車輪，采用的是兩驅動兩從的車輪，則單個車輪阻力為24728N，則單個車輪阻力矩為24728×0.315=7789N·m，傳到減速器的扭力矩為7789/（209×0.95）=39N·m，傳到電機的扭力矩為39N·m，電機額定轉矩為70.8N·m，則電機選型合理。

5 電機的打滑檢驗

5.1 行走啟動時的打滑檢驗

電動機驅動力的實現是通過車輪與軌道的黏著摩擦實現的，設黏著摩擦系數為u1，主動輪的總輪壓為N，則總的黏著力為u1N，此時總的運行阻力為軌道對車輪的阻力，車輪軸承阻力轉化到軌道對車輪的阻力，啟動時不打滑的條件為N≥F1+F2+F3+F4+F5，u1取0.15，f=0.004為車輪軸承摩擦系數，為車輪軸直徑d=0.12m，車輪直徑D=0.315，將上述數據代入，滿足條件。

5.2 行走制動時的打滑檢驗

6 結 論

通過對圓形料場門式取料機中行走機構的阻力分析，計算出了電機靜功率并確定了型號，通過啟動和制動的打滑驗算，保證了行走機構的穩定性及可靠性。

［1］ 徐宏偉，張全福.起重機打滑驗算探討［J］.機械工程師，2008（12）：150-151.

［2］ 張寶國.軌行式斗輪堆取料機行走機構驅動功率的計算及電機選型［J］.礦山機械，2009（10）：49-53.