圆形料场堆取料机行走车轮结构的探讨与改进

刘 宇 李大庆

北方重工集团有限公司

圆形料场堆取料机行走车轮结构的探讨与改进

刘 宇 李大庆

北方重工集团有限公司

本文概述了圆形料场堆取料机行走车轮的常见布置形式、结构及工作原理，并结合现场实际情况，对车轮组的结构加以改进，避免了车轮容易啃轨的问题。

圆形料场堆取料机；行走车轮改进；啃轨

引言

圆形储料场堆取料机是解决露天布置的料场所产生的环境污染和占地空间问题而研制出的一种全新型工艺设备。这种设备在封闭厂房内布置，解决了物料在堆取过程中，料堆受风、雨水影响发生的流失、飞散等问题。行走车轮组是圆形储料场堆取料机的主要运动部件之一，其位于取料机门架下方，车轮落在挡墙上方的环形轨道上，承受取料门架载荷。两组车轮组共同组成行走端梁结构，并沿挡墙上方的环形钢轨行驶。本文对几种现有的结构形式进行了探讨，并提出了一些结构方面的改进，通过改进可使车轮组工作室更加平稳可靠，并解决行走车轮容易发生啃轨的问题。

2 、几种常见的车轮组结构特点与改进

圆形储料场堆取料机的行走车轮组行运行在料场周边挡料墙上面的轨道上，并与行走端梁连接，组成行走机构。行走机构座落在外侧环行轨道上。门架的部分重量由环行轨道承受。采用四个轮子，每两个轮子用一个小的箱形体连接并构成一个车轮组，共构成两套车轮组。两套车轮组上方分别用铰轴与大的端梁体铰接，铰轴控制其旋转自由度。保证两个车轮同时接触并始终压力相同。以上为行走机构的常见构成形式，但行走机构的车轮组有所不同，按照与门架的连接方式、车轮形式、补偿形式等划分为如下几种结构：

2.1 固定端梁与门架采用球铰支承连接，车轮为带轮缘式，如图1：

图1

端梁体顶部通过球铰与门架铰接或固接。由于采用了球铰结构，行走机构只承受垂直方向的载荷，门架沿环形轨道径向方向的位置由球铰支承的滑动来调整，车轮组带有水平方向的挡轮组，起限位作用，同时车轮本身带有轮缘，可防止挡轮组失效后车轮发生掉轨事故。此种结构的行走车轮为每两轮1组，每组中的2个车轮的轴线平行，也就是两个车轮成一条直线设置，而每组轮组根据圆形料场的环形轨道设置相应的角度，以使车轮组行走中心线沿圆形轨道的切线方向。

通过一些圆形料场项目的实际应用来看，此种结构可满足一些料场直径较小，门架跨距较小的料场正常使用，但随着料仓直径的增大，此种结构就暴露出一些不足。具体为：当料仓加大时，门架变形量也随之相应增大，其水平位移调整量超出此结构的最佳调整能力范围，造成挡轮组因受力过大频繁损坏、车轮的轮缘啃轨，使车轮行走时产生较大冲击与震动，较大的震动严重威胁混凝土基础的安全。因为存在以上缺点，所以大直径圆形料场一般不采用这种车轮组结构。

2.2 为满足较大直径圆形料仓的使用要求，我们将第1种车轮组结构加以改进，其形式为：行走车轮与门架采用固定连接，无球铰支承，行走车轮为光轮结构，车轮采用比较宽的无轮缘形式，如图2：

图2

此种行走机构并无端梁体结构，行走车轮组通过螺栓与门架固接，同时车轮采用了光轮结构且无水平挡轮，行走机构承受垂直方向的载荷与门架变形所产生的沿环形轨道径向的水平载荷，由于车轮本身无轮缘，当车轮组的水平载荷积累到一定程度时，车轮与轨道之间产生相对滑移，滑移的产生改变了车轮相对于轨道的中心距，消除了门架变形所产生的水平载荷。同时为防止车轮发生掉轨事故，车轮的两侧都装有电子保护开关，当偏移量过大时发出警报，以便于及时停车调整与处理。于此同时，每组车轮组中的2个车轮的轴线平行，车轮组根据圆形料场的环形轨道设置相应的角度，以使车轮组行走中心线沿圆形轨道的切线方向。

这种结构解决了第1种车轮组结构在环形轨道径向调整能力小的问题，同时采用光轮设计，从根本上杜绝了车轮啃轨，提高了大直径圆形取料机的整体可靠性。通过实际使用也证明了此种结构的优越性，但过程中发现，这种结构仍存在不足和值得改进的地方。具体表现为当车轮组行走一段距离后，车轮组与钢轨间会产生有规律的振动，同时伴有较大声响，轨道直径越大，这个现象越为明显。经现场实际观察，我们判断为车轮与轨道瞬间发生径向滑移所致，此种冲击为应力累积后进行释放的结果，此现象虽不会马上对机器造成影响，但累积到一定程度也会危及轨道基础的安全乃至整机安全，因此也就有了下面的改进结构。

2.3 我们将第2种车轮组结构加以改进，将第2种行走机构保持不变，只针对车轮对进行改进，将原结构每组中的2个车轮的轴线平行改为成角度设置，其角度大小等于两车轮中心距所形成的弦长所对应角度。

这种结构在具备第2种结构的优点的同时，解决了第2种车轮组结构在环形轨道行走时产生应力积累的问题，由于每1个车轮的轴线都与圆形轨道的直径平行，其在行走时都是沿切线方向，轮与轮之间相互独立，不会出现不同车轮行走方向不一致而产生的应力积累问题，只要保证安装精度，此种结构的行走车轮可以非常平稳的工作，经过我们多个现场的实际使用反馈也是如此。有效解决了行走机构啃轨、稳定性差、容易损坏的问题。

3 、总结

行走车轮组机构做为圆形料仓堆取料机最为重要的运动部件，直接关系整机的稳定性与使用性，本文通过对2种结构的行走车轮组进行探讨与分析，并结合了设备实际使用中所遇到的问题，改进为本文所述的第3种结构形式，并将这种结构运用到实际项目中，达到了理想的使用效果，证明改进方案是可行且有效的，这为将来设计更大直径与能力的堆取料机扫清了障碍并为相关的设计工作积累了宝贵的经验。