頂堆側(cè)取堆取料機(jī)行走機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)功率及打滑計(jì)算

2013-12-31 07:17:08王建波任志剛張亮

機(jī)械工程師 2013年4期

王建波，任志剛，張亮

（北方重工集團(tuán)有限公司裝卸研究所，沈陽(yáng)110027）

1 引言

隨著散料裝卸工業(yè)的發(fā)展，頂堆側(cè)取堆取料機(jī)作為一種室內(nèi)環(huán)保設(shè)備，在圓形料場(chǎng)的倉(cāng)儲(chǔ)轉(zhuǎn)運(yùn)中得到了廣泛應(yīng)用。在門架式俯仰頂堆側(cè)取堆取料機(jī)中，行走機(jī)構(gòu)對(duì)于取料系統(tǒng)的功能實(shí)現(xiàn)具有重要作用。

2 門式俯仰頂堆側(cè)取堆取料機(jī)結(jié)構(gòu)組成及工作原理

門架式頂堆側(cè)取堆取料機(jī)主要由中心柱、堆料機(jī)部分、取料機(jī)部分三部分組成，如圖1 所示。堆料機(jī)負(fù)責(zé)堆料工作，取料機(jī)負(fù)責(zé)把料場(chǎng)中的物料取走。取料機(jī)主要由行走機(jī)構(gòu)、門架、料耙、轉(zhuǎn)臺(tái)等組成。門架的一端與轉(zhuǎn)臺(tái)鉸接，另外一端與行走機(jī)構(gòu)相聯(lián)接，取料工藝是卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)將料耙降到料面上進(jìn)行取料，物料被刮運(yùn)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(gè)工位取料，門架帶動(dòng)料耙整體繞中柱回轉(zhuǎn)且刮板自轉(zhuǎn)刮料，卷?yè)P(yáng)逐層取料，周而復(fù)始。

圖1

3 行走機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)功率的計(jì)算

整個(gè)行走機(jī)構(gòu)在運(yùn)行時(shí)，行走的阻力主要由5 部分組成：（1）軌道對(duì)車輪的阻力；（2）車輪軸承阻力轉(zhuǎn)化到軌道對(duì)車輪的阻力；（3）刮板運(yùn)料阻力；（4）刮板切割阻力對(duì)車輪的運(yùn)行阻力；（5）回轉(zhuǎn)支承的摩擦阻力。本文以某項(xiàng)目取料能力為2000t/h 取料機(jī)為例，給出計(jì)算中所需的基本數(shù)據(jù)。

3.1 軌道對(duì)車輪的阻力F1

計(jì)算公式為F1=GK/r，G 包括行走機(jī)構(gòu)自重和門架的支反力，G=17500+98500=116000kg。車輪半徑r=31.5cm，滾動(dòng)力臂K=0.05～0.07cm，取0.07cm，F(xiàn)1=（116000/31.5）×0.07×9.8=2526N。

3.2 車輪軸承阻力轉(zhuǎn)化到軌道對(duì)車輪的阻力F2

計(jì)算公式為F2=Gfr′/r，滾動(dòng)軸承摩擦系數(shù)f=0.004，滾動(dòng)軸承滾動(dòng)半徑r′=19.5cm，車輪半徑r=31.5cm，F(xiàn)2=（116000×0.004×19.5）×9.8/31.5=2815N。

3.3 刮板運(yùn)料阻力轉(zhuǎn)化成的運(yùn)行阻力F3

3.4 料耙中刮板切割阻力對(duì)車輪的運(yùn)行阻力F4

刮板線切割力f 按6kg/cm 計(jì)算，按刮板高度的50%切割物料，53 個(gè)刮計(jì)算，刮板高度h=60cm，n1-刮板數(shù)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(zhuǎn)機(jī)構(gòu)回轉(zhuǎn)半徑R=50m，此處μs＝0.3，則門架與端梁結(jié)合處的阻力為：

3.5 回轉(zhuǎn)支承和啟動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量引起的阻力F5

回轉(zhuǎn)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(shè)定取料機(jī)由靜止到運(yùn)行到正常速度需10s，估算轉(zhuǎn)動(dòng)慣量阻力矩50000N·m。阻力矩轉(zhuǎn)化到車輪的阻力

通過(guò)上述計(jì)算可知阻力和：

4 行走機(jī)構(gòu)電機(jī)選型

4.1 電機(jī)的靜功率

電機(jī)選2×7.5kW，傳動(dòng)鏈為：變頻電機(jī)→聯(lián)軸器→制動(dòng)器→減速器→車輪組，電機(jī)型號(hào)：QABP160M6A，P=7.5kW，n=960r/min，減速器i=208.963。

4.2 確定驅(qū)動(dòng)車輪的扭矩

總阻力為98911N，共4 個(gè)車輪，采用的是兩驅(qū)動(dòng)兩從的車輪，則單個(gè)車輪阻力為24728N，則單個(gè)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(jī)的扭力矩為39N·m，電機(jī)額定轉(zhuǎn)矩為70.8N·m，則電機(jī)選型合理。

5 電機(jī)的打滑檢驗(yàn)

5.1 行走啟動(dòng)時(shí)的打滑檢驗(yàn)

電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)力的實(shí)現(xiàn)是通過(guò)車輪與軌道的黏著摩擦實(shí)現(xiàn)的，設(shè)黏著摩擦系數(shù)為u1，主動(dòng)輪的總輪壓為N，則總的黏著力為u1N，此時(shí)總的運(yùn)行阻力為軌道對(duì)車輪的阻力，車輪軸承阻力轉(zhuǎn)化到軌道對(duì)車輪的阻力，啟動(dòng)時(shí)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(shù)，為車輪軸直徑d=0.12m，車輪直徑D=0.315，將上述數(shù)據(jù)代入，滿足條件。