圓形料場堆取料機行走車輪結構的探討與改進

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構的探討與改進

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、結構及工作原理，并結合現場實際情況，對車輪組的結構加以改進，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生的環境污染和占地空間問題而研制出的一種全新型工藝設備。這種設備在封閉廠房內布置，解決了物料在堆取過程中，料堆受風、雨水影響發生的流失、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構，并沿擋墻上方的環形鋼軌行駛。本文對幾種現有的結構形式進行了探討，并提出了一些結構方面的改進，通過改進可使車輪組工作室更加平穩可靠，并解決行走車輪容易發生啃軌的問題。

2 、幾種常見的車輪組結構特點與改進

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。行走機構座落在外側環行軌道上。門架的部分重量由環行軌道承受。采用四個輪子，每兩個輪子用一個小的箱形體連接并構成一個車輪組，共構成兩套車輪組。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。以上為行走機構的常見構成形式，但行走機構的車輪組有所不同，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構：

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。由于采用了球鉸結構，行走機構只承受垂直方向的載荷，門架沿環形軌道徑向方向的位置由球鉸支承的滑動來調整，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生掉軌事故。此種結構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置，而每組輪組根據圓形料場的環形軌道設置相應的角度，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，此種結構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，此種結構就暴露出一些不足。具體為：當料倉加大時，門架變形量也隨之相應增大，其水平位移調整量超出此結構的最佳調整能力范圍，造成擋輪組因受力過大頻繁損壞、車輪的輪緣啃軌，使車輪行走時產生較大沖擊與震動，較大的震動嚴重威脅混凝土基礎的安全。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構。

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

圖2

此種行走機構并無端梁體結構，行走車輪組通過螺栓與門架固接，同時車輪采用了光輪結構且無水平擋輪，行走機構承受垂直方向的載荷與門架變形所產生的沿環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，車輪與軌道之間產生相對滑移，滑移的產生改變了車輪相對于軌道的中心距，消除了門架變形所產生的水平載荷。同時為防止車輪發生掉軌事故，車輪的兩側都裝有電子保護開關，當偏移量過大時發出警報，以便于及時停車調整與處理。于此同時，每組車輪組中的2個車輪的軸線平行，車輪組根據圓形料場的環形軌道設置相應的角度，以使車輪組行走中心線沿圓形軌道的切線方向。

這種結構解決了第1種車輪組結構在環形軌道徑向調整能力小的問題，同時采用光輪設計，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構的優越性，但過程中發現，這種結構仍存在不足和值得改進的地方。具體表現為當車輪組行走一段距離后，車輪組與鋼軌間會產生有規律的振動，同時伴有較大聲響，軌道直徑越大，這個現象越為明顯。經現場實際觀察，我們判斷為車輪與軌道瞬間發生徑向滑移所致，此種沖擊為應力累積后進行釋放的結果，此現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的安全乃至整機安全，因此也就有了下面的改進結構。

2.3 我們將第2種車輪組結構加以改進，將第2種行走機構保持不變，只針對車輪對進行改進，將原結構每組中的2個車輪的軸線平行改為成角度設置，其角度大小等于兩車輪中心距所形成的弦長所對應角度。

這種結構在具備第2種結構的優點的同時，解決了第2種車輪組結構在環形軌道行走時產生應力積累的問題，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，不會出現不同車輪行走方向不一致而產生的應力積累問題，只要保證安裝精度，此種結構的行走車輪可以非常平穩的工作，經過我們多個現場的實際使用反饋也是如此。有效解決了行走機構啃軌、穩定性差、容易損壞的問題。

3 、總結

行走車輪組機構做為圓形料倉堆取料機最為重要的運動部件，直接關系整機的穩定性與使用性，本文通過對2種結構的行走車輪組進行探討與分析，并結合了設備實際使用中所遇到的問題，改進為本文所述的第3種結構形式，并將這種結構運用到實際項目中，達到了理想的使用效果，證明改進方案是可行且有效的，這為將來設計更大直徑與能力的堆取料機掃清了障礙并為相關的設計工作積累了寶貴的經驗。