斗輪堆取料機(jī)前臂架結(jié)構(gòu)優(yōu)化與設(shè)計(jì)

許源遠(yuǎn)

摘 要：斗輪堆取料機(jī)是一種應(yīng)用于散料堆取中的大型成套設(shè)備，其活躍于港口碼頭、發(fā)電廠以及礦山等地，并發(fā)揮出了極為重要的作用。隨著技術(shù)的進(jìn)步以及經(jīng)濟(jì)的發(fā)展斗輪堆取料機(jī)的需求及應(yīng)用范圍也在不斷地?cái)U(kuò)大，為滿足這一需求及適應(yīng)各種應(yīng)用環(huán)境，斗輪堆取料機(jī)正在向著大型化、自動(dòng)化以及系列化的方向發(fā)展。傳統(tǒng)的斗輪堆取料機(jī)前臂架由于結(jié)構(gòu)形式導(dǎo)致前臂架的變形和局部應(yīng)力都較大，從而對斗輪堆取料機(jī)的正常使用造成了極大的安全隱患。本文在分析斗輪堆取料機(jī)前臂架結(jié)構(gòu)受力分析的基礎(chǔ)上提出了一種新的斗輪堆取料機(jī)前臂架結(jié)構(gòu)形式，以滿足越來越大型化的斗輪堆取料機(jī)的安全需求。

關(guān)鍵詞：斗輪堆取料機(jī)；前臂架；結(jié)構(gòu)優(yōu)化；受力分析

中圖分類號：U260 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

斗輪堆取料機(jī)在現(xiàn)今的散料輸送中應(yīng)用十分廣泛，其工作效率高、散料輸送能力強(qiáng)，因此在港口散料裝卸、電力煤炭運(yùn)輸以及冶金等行業(yè)中得到了極為廣泛的應(yīng)用。斗輪堆取料機(jī)按照主要結(jié)構(gòu)主要分為斗輪機(jī)構(gòu)、前臂架、帶式輸送機(jī)、回轉(zhuǎn)平臺(tái)門座以及行走機(jī)構(gòu)和尾車等的部分組成，傳統(tǒng)的斗輪堆取料機(jī)前臂架多采用的是雙工字梁與回形鋼筋焊接的形式，其長度多控制在20m～50m的區(qū)間范圍內(nèi)，并在斗輪堆取料機(jī)前臂架的前段頭部加裝一個(gè)重量在6t～20t范圍的斗輪機(jī)構(gòu)，斗輪機(jī)構(gòu)與斗輪堆取料機(jī)前臂架之前通過兩根拉桿銷之間進(jìn)行相互連接。斗輪堆取料機(jī)前臂架是斗輪堆取料機(jī)中極為重要的組成部分，其主要承擔(dān)起斗輪回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和物料輸送帶的重量，因此在斗輪堆取料機(jī)前臂架的結(jié)構(gòu)形式上需要具備足夠的剛度。本文在對傳統(tǒng)斗輪堆取料機(jī)前臂架結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行受力分析的基礎(chǔ)上提出了一種新型的斗輪堆取料機(jī)前臂架結(jié)構(gòu)形式以解決傳統(tǒng)斗輪堆取料機(jī)前臂架形式所存在的一些不足。

1.斗輪堆取料機(jī)前臂架結(jié)構(gòu)受力分析

1.1 傳統(tǒng)斗輪堆取料機(jī)前臂架結(jié)構(gòu)受力分析

在傳統(tǒng)的斗輪堆取料機(jī)前臂架結(jié)構(gòu)形式中存在著應(yīng)力和變形過大的問題，從而導(dǎo)致斗輪堆取料機(jī)前臂架存在著局部剛性較差的問題，從而對斗輪堆取料機(jī)的正常使用造成了較大的安全隱患。在傳統(tǒng)的斗輪堆取料機(jī)前臂架結(jié)構(gòu)形式中主要采用的有桁架和梁柱兩種結(jié)構(gòu)形式，其中桁架結(jié)構(gòu)多數(shù)采用的是型材和鋼板焊接的形式，桁架結(jié)構(gòu)所采用的這一形式具有良好的受力，且斗輪堆取料機(jī)前臂架頭部不會(huì)存在積料的缺陷，但是采用桁架的結(jié)構(gòu)形式將會(huì)帶來極大的焊接工作量，且如在焊接過程中未能做好質(zhì)量把控致使焊接的過程中斗輪堆取料機(jī)前臂架中的某一處存在焊接缺陷將會(huì)導(dǎo)致斗輪堆取料機(jī)前臂架存在重大的安全隱患?，F(xiàn)今的斗輪堆取料機(jī)前臂架中主流采用的是梁柱結(jié)構(gòu)形式的斗輪堆取料機(jī)前臂架，其主體主要采用的是雙工字梁通過回型鋼筋板焊接而成的，在對其進(jìn)行加工的過程中需要將腹板平行下斜采用此種方式制作的斗輪堆取料機(jī)前臂架具有制作方便、結(jié)構(gòu)合理運(yùn)輸方便等的特點(diǎn)。

斗輪堆取料機(jī)前臂架在運(yùn)行的過程中會(huì)受到斗輪堆取料機(jī)頭部斗輪的重量以及斗輪在運(yùn)行過程中所受到的挖掘力、拉桿的拉力以及前臂架自身機(jī)構(gòu)上各部件自身的重力等力的作用。在斗輪堆取料機(jī)工作的過程中斗輪堆取料機(jī)前臂架會(huì)因所受到的力而產(chǎn)生變形，通過對斗輪堆取料機(jī)前臂架的變形趨勢進(jìn)行研究分析后發(fā)現(xiàn)，在斗輪堆取料機(jī)前臂架的變形中斗輪堆取料機(jī)頭部斗輪部分的變形量最大，造成這一現(xiàn)象的主要原因是斗輪堆取料機(jī)前臂架自身以及斗輪堆取料機(jī)前臂架上各部所承受的重力所造成的。

1.2 斗輪堆取料機(jī)前臂架結(jié)構(gòu)形式所存在的缺陷

傳統(tǒng)斗輪堆取料機(jī)前臂架由于受到結(jié)構(gòu)的影響通過對其進(jìn)行受力分析后可以發(fā)現(xiàn)其存在著一些缺陷：（1）通過對斗輪堆取料機(jī)前臂架進(jìn)行受力分析后發(fā)現(xiàn)在斗輪堆取料機(jī)前臂架的拉絞桿處由于受力較大導(dǎo)致應(yīng)力集中從而致使其存在著較大的安全隱患。此外，斗輪堆取料機(jī)前臂架會(huì)手受到斗輪堆取料機(jī)前臂架及其上面部件自重所產(chǎn)生的力的作用，從而使得斗輪堆取料機(jī)前臂架的拉絞桿處受到水平向右的拉力的作用，通過對這一向右的拉力進(jìn)行分解后將其分為水平方向的力和豎直方向的力，其中拉絞桿處所受到的水平力與斗輪堆取料機(jī)前臂架自重對拉絞點(diǎn)所產(chǎn)生力的水平分力進(jìn)行相互疊加將會(huì)導(dǎo)致拉絞桿處受到極大的水平力的作用。在對此處通過有限元進(jìn)行受力分析時(shí)其所受到的應(yīng)力值較大。此外，在斗輪堆取料機(jī)前臂架工作的過程中，斗輪堆取料機(jī)前臂架在進(jìn)行俯仰運(yùn)動(dòng)時(shí)其拉絞點(diǎn)所受到的力是持續(xù)變化的，為確保斗輪堆取料機(jī)的安全使用應(yīng)當(dāng)對斗輪堆取料機(jī)前臂架進(jìn)行疲勞強(qiáng)度的考慮。斗輪堆取料機(jī)中的鉸座焊接于斗輪堆取料機(jī)前臂架的上面，因此鉸座與斗輪堆取料機(jī)的安全性密切相關(guān)。在斗輪堆取料機(jī)工作的過程中斗輪堆取料機(jī)前臂架會(huì)受到重力以及自重的作用，從而導(dǎo)致斗輪堆取料機(jī)前臂架承受較大的變形作用，因此斗輪堆取料機(jī)前臂架需要具備較大的剛度，避免因剛度不足而導(dǎo)致斗輪堆取料機(jī)前臂架在運(yùn)行的過程中出現(xiàn)振動(dòng)等的缺陷，從而對斗輪堆取料機(jī)前臂架的正常運(yùn)行帶來極大的安全隱患。

2.新型斗輪堆取料機(jī)前臂架的設(shè)計(jì)及受力分析

上面對傳統(tǒng)斗輪堆取料機(jī)前臂架的結(jié)構(gòu)形式及受力進(jìn)行分析后對斗輪堆取料機(jī)前臂架所存在的缺陷進(jìn)行分析。為解決斗輪堆取料機(jī)前臂架所存在的問題，本文提出了一種新型的斗輪堆取料機(jī)前臂架結(jié)構(gòu)形式，通過對斗輪堆取料機(jī)前臂架上一些關(guān)鍵的受力部分進(jìn)行了改進(jìn)，從而有效地增強(qiáng)了斗輪堆取料機(jī)前臂架的安全性與穩(wěn)定性。新設(shè)計(jì)的斗輪堆取料機(jī)前臂架的結(jié)構(gòu)形式主要采用的是將臂架形式更改為向上拱的弧形，其上拱的弧度控制在1/1000～2/1000的區(qū)間范圍內(nèi)，對于弧度的選擇需要充分考慮斗輪堆取料機(jī)的噸位和斗輪堆取料機(jī)前臂架的長度來對其進(jìn)行選取。新型斗輪堆取料機(jī)前臂架的截面圖如圖1所示。

采用新型的斗輪堆取料機(jī)前臂架由于在設(shè)計(jì)和制作的過程中使其具有一定的向上的預(yù)拱使得其預(yù)拱變形能夠抵消一部分的自重變形，進(jìn)而減小斗輪堆取料機(jī)前臂架的變形量提高斗輪堆取料機(jī)前臂架的剛度。對于斗輪堆取料機(jī)前臂架上的拉絞點(diǎn)處，通過受力分析后發(fā)現(xiàn)其所受到的水平拉桿力與其他力之間相互抵消，從而極大地提高了斗輪堆取料機(jī)前臂架運(yùn)行的安全性。

結(jié)語

采用新型的斗輪堆取料機(jī)前臂架能夠使得斗輪堆取料機(jī)前臂架的受力更為均衡，斗輪堆取料機(jī)前臂架的強(qiáng)度和剛性大為提高，運(yùn)行的安全性也大為加強(qiáng)。

參考文獻(xiàn)

[1]陳金壽.斗輪堆取料機(jī)前臂架高腹板屈曲變形分析與解決[J].港口科技，2007（12）：27-29.

[2]萬正喜，丁寧.斗輪堆取料機(jī)前臂架受力分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)[J].起重運(yùn)輸機(jī)械，2013（1）：4-6.

[3]陳振，王俊華，黎磊，等.基于有限元的斗輪堆取料機(jī)前臂架橫向碰撞后的振動(dòng)分析[J].起重運(yùn)輸機(jī)械，2016（3）：37-40.