堆取料机上部回转结构设计优化

侯红恩

摘要：文中介绍了堆取料机上部回转结构设计优化方法，通过分析堆取料机各工况及寿命周期内的使用时间，绘制配重–峰值力矩/力矩–寿命函数曲线，合理确定配重，优化上部结构，优化回转支承的工作载荷，提高回转支承的工作平稳性及预期寿命。

关键词：堆取料机;上部回转结构;回转支承;配重–峰值力矩/力矩–寿命函数曲线

引言

臂架式斗轮堆取料机是一种高效率的散状物料连续装卸、转运生产设备，主要用于冶金、港口、电厂等大中型现代化散状物料贮料场的堆取料作业。它和料场地面带式输送机组成一个系统，实现物料堆取料作业的机械化与自动化。回转支承做为上部回转与下部门座间的联系部分，承受上部回转部分的倾覆力矩、传递回转力矩，是堆取料机中十分重要的部件。合理设计堆取料机上部回转结构的各种工况下的力矩，使回转支承受载明确、合理，工作稳定可靠，对整机的安全性、经济性都很重要。

回转支承的形式

回转支承在使用过程中，一般要承受轴向力Fa、径向力Fr以及倾覆力矩M的共同作用，针对不同的工况，上述三种载荷的作用组合情况将有所变化，有时可能是两种载荷的共同作用，有时也可能仅仅是一个载荷的单独作用。

回转支承选型的依据为承载能力曲線图。回转支承在轴向承载能力基本确定的前提下，倾覆力矩M的值为选型的关键，如何保证M值尽可能的小、保证M在各种工况下的变化小是回转支承选型优化的关键。

上部回转结构设计优化

堆取料机总体布置

堆取料机主要包括：斗轮、臂架、门柱、固定配重、俯仰油缸、回转支承、门座、尾车。上部回转结构包括：斗轮、臂架、门柱、固定配重。

堆取料机工况

堆取料机作为连续装卸、转运生产设备，工作制为重型工作制，运行模式为3班24小时工作。从堆取料机的工作制可确定其理论工作时间约占堆取料机整机寿命的90%甚至更高，特殊工况即非工作工况约占整机寿命的10%。（数值均为理论计算。具体到每台堆取料机还需以实际使用单位的现场情况确定各工况的实际百分比。）

载荷计算

堆取料机各工况的前倾力矩组合为：前部结构自重载荷，物料载荷、外载荷、风载荷，后倾力矩为配重力矩。其中倾覆力矩M= M前倾–M配重，同时可确定各工况下MMAX为该配重下的峰值力矩，各工况下力矩–时间绝对值MX=│M*X│，力矩–时间函数MX=MX工况1+MX工况2+……+MX工况n。根据整机的尺寸确定配重的力臂及力臂的变化范围，唯一变量为G配重可，得下表。

由上表，给定配重，得配重–峰值力矩/力矩–时间函数的曲线如下图：

配重曲线X轴为配重重量，曲线1为峰值力矩曲线，曲线2为力矩–时间函数曲线。由图可知，两条曲线均为倒置类抛物线，两个最低点之间的G配重为最佳配重区间。根据峰值力矩的变化率及力矩–时间函数的变化率，可确定最优配重G配重，此时G配重即为满足回转支承工作处于最佳载荷范围的优化设计值。

回转支承选型

根据以上计算，以MMAX为回转支承的最大工作载荷进行回转支承的选型。此时回转支承的峰值力矩、力矩–时间函数的变化值均处于较小区间，即回转支承在预期寿命内工作载荷均处于较合理、平稳的载荷下。达到优化设计的目的。

结束语

实际使用表明，通过本方法对堆取料机上部回转结构进行优化设计，可以保证回转支承峰值力矩、以及预期寿命内的设计载荷合理、平稳;为回转支承选型的安全性、经济性提供较好的理论依据，提高了堆取料机回转支承运行的平稳性，安全性。

参考文献

文向东，苟春生.臂架式斗轮堆取料机回转轴承及配重优化改进[J].起重运输机械，2016.

李慧芳，赵建文.臂式斗轮堆取料机回转型式选型及配重计算程序[J].冶金丛刊，2015.

孙文翰，崔亚迪.简述堆取料机的配重和整机的稳定[J].中国新技术新产品，2015.