堆取料機上部回轉結構設計優化

侯紅恩

摘要：文中介紹了堆取料機上部回轉結構設計優化方法，通過分析堆取料機各工況及壽命周期內的使用時間，繪制配重–峰值力矩/力矩–壽命函數曲線，合理確定配重，優化上部結構，優化回轉支承的工作載荷，提高回轉支承的工作平穩性及預期壽命。

關鍵詞：堆取料機;上部回轉結構;回轉支承;配重–峰值力矩/力矩–壽命函數曲線

引言

臂架式斗輪堆取料機是一種高效率的散狀物料連續裝卸、轉運生產設備，主要用于冶金、港口、電廠等大中型現代化散狀物料貯料場的堆取料作業。它和料場地面帶式輸送機組成一個系統，實現物料堆取料作業的機械化與自動化。回轉支承做為上部回轉與下部門座間的聯系部分，承受上部回轉部分的傾覆力矩、傳遞回轉力矩，是堆取料機中十分重要的部件。合理設計堆取料機上部回轉結構的各種工況下的力矩，使回轉支承受載明確、合理，工作穩定可靠，對整機的安全性、經濟性都很重要。

回轉支承的形式

回轉支承在使用過程中，一般要承受軸向力Fa、徑向力Fr以及傾覆力矩M的共同作用，針對不同的工況，上述三種載荷的作用組合情況將有所變化，有時可能是兩種載荷的共同作用，有時也可能僅僅是一個載荷的單獨作用。

回轉支承選型的依據為承載能力曲線圖。回轉支承在軸向承載能力基本確定的前提下，傾覆力矩M的值為選型的關鍵，如何保證M值盡可能的小、保證M在各種工況下的變化小是回轉支承選型優化的關鍵。

上部回轉結構設計優化

堆取料機總體布置

堆取料機主要包括：斗輪、臂架、門柱、固定配重、俯仰油缸、回轉支承、門座、尾車。上部回轉結構包括：斗輪、臂架、門柱、固定配重。

堆取料機工況

堆取料機作為連續裝卸、轉運生產設備，工作制為重型工作制，運行模式為3班24小時工作。從堆取料機的工作制可確定其理論工作時間約占堆取料機整機壽命的90%甚至更高，特殊工況即非工作工況約占整機壽命的10%。（數值均為理論計算。具體到每臺堆取料機還需以實際使用單位的現場情況確定各工況的實際百分比。）

載荷計算

堆取料機各工況的前傾力矩組合為：前部結構自重載荷，物料載荷、外載荷、風載荷，后傾力矩為配重力矩。其中傾覆力矩M= M前傾–M配重，同時可確定各工況下MMAX為該配重下的峰值力矩，各工況下力矩–時間絕對值MX=│M*X│，力矩–時間函數MX=MX工況1+MX工況2+……+MX工況n。根據整機的尺寸確定配重的力臂及力臂的變化范圍，唯一變量為G配重可，得下表。

由上表，給定配重，得配重–峰值力矩/力矩–時間函數的曲線如下圖：

配重曲線X軸為配重重量，曲線1為峰值力矩曲線，曲線2為力矩–時間函數曲線。由圖可知，兩條曲線均為倒置類拋物線，兩個最低點之間的G配重為最佳配重區間。根據峰值力矩的變化率及力矩–時間函數的變化率，可確定最優配重G配重，此時G配重即為滿足回轉支承工作處于最佳載荷范圍的優化設計值。

回轉支承選型

根據以上計算，以MMAX為回轉支承的最大工作載荷進行回轉支承的選型。此時回轉支承的峰值力矩、力矩–時間函數的變化值均處于較小區間，即回轉支承在預期壽命內工作載荷均處于較合理、平穩的載荷下。達到優化設計的目的。

結束語

實際使用表明，通過本方法對堆取料機上部回轉結構進行優化設計，可以保證回轉支承峰值力矩、以及預期壽命內的設計載荷合理、平穩;為回轉支承選型的安全性、經濟性提供較好的理論依據，提高了堆取料機回轉支承運行的平穩性，安全性。

參考文獻

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