圓形料場堆取料機(jī)中心柱設(shè)計(jì)的探討

徐 麗 楊 韜

（北方重工集團(tuán)有限公司裝卸所，遼寧 沈陽 110027）

1 概述

在水泥、煤炭、鋼鐵等行業(yè)中，圓形料場堆取料機(jī)以其高均化比贏得了用戶的青睞。圓形料場混勻堆取料機(jī)設(shè)備是由堆料機(jī)、取料機(jī)和中心柱三大部件組成的，中心柱是將堆料機(jī)和取料機(jī)連接成整體的關(guān)鍵部件。由于它的存在使圓形料場堆取料機(jī)具有結(jié)構(gòu)緊湊、占地面積小、工藝先進(jìn)、自動(dòng)化程度高等優(yōu)點(diǎn)。中心柱使圓形料場堆取料機(jī)這種設(shè)備實(shí)現(xiàn)特殊的堆、取料工藝從而獲得很高的物料均化效果，是其它部件無法替代的。中心柱用來支撐堆料機(jī)和取料機(jī)，承受堆料機(jī)上的全部自重及載荷和取料機(jī)的大部分載荷，還有來自外部棧橋和羅鍋膠帶機(jī)的載荷，并可使堆料機(jī)和取料機(jī)同時(shí)或分別繞其旋轉(zhuǎn)?？梢娭行闹脑O(shè)計(jì)好壞對(duì)堆取料機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)影響很大。本文通過多年的設(shè)計(jì)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，對(duì)中心柱在設(shè)計(jì)及制造中的關(guān)鍵問題進(jìn)行了分析探討，為今后更好的設(shè)計(jì)奠定基礎(chǔ)。

2 結(jié)構(gòu)分析

中心柱主要是由上中柱和下部底座組成（如圖所示）。

中心柱上部頂端焊有法蘭用來安裝回轉(zhuǎn)支承承接堆料機(jī)，傳遞中心柱以上的堆料機(jī)的全部載荷和棧橋及羅鍋膠帶機(jī)的部分載荷，中心柱頂部中心部位設(shè)有集電環(huán)支座，用以支撐集電環(huán)裝置。中心柱中部設(shè)有兩個(gè)鉸支座，鉸支座上半部與取料機(jī)橋梁焊接，鉸支座下半部焊接在環(huán)形梁上，橋梁可以通過鉸支座上的鉸軸在垂直面內(nèi)作角度微量調(diào)整。橋梁通過此聯(lián)接帶動(dòng)取料機(jī)其它部件繞中心柱旋轉(zhuǎn)。中心柱中下部焊有箱式圈梁，圈梁上安裝法蘭及另一個(gè)回轉(zhuǎn)支承，用來完成取料機(jī)繞中心柱的旋轉(zhuǎn)和支撐。中心柱下半部由圓柱體或圓錐體和四個(gè)互成90°的支腿焊接組成，互成的90°空間用以完成下落物料，其中兩個(gè)支腿之間圓柱體或圓錐體上焊有鋼管使整機(jī)電源線穿入。中心柱四個(gè)支腿用地腳螺栓固定在環(huán)形混凝土基礎(chǔ)上。中心柱內(nèi)部設(shè)有人梯和扶手，用來安裝電纜和維修設(shè)備。

3 整體設(shè)計(jì)

中心柱的總體高度是根據(jù)設(shè)備棧橋和基礎(chǔ)接口標(biāo)高及堆料機(jī)總高度確定的，中心柱上半部圓筒直徑的大小是根據(jù)中部回轉(zhuǎn)支承和下部回轉(zhuǎn)支承的大小決定的，圓筒的壁厚是根據(jù)棧橋、羅鍋膠帶機(jī)及堆料機(jī)的載荷計(jì)算得來的，由于是薄壁圓筒又很高容易產(chǎn)生變形，因此圓筒內(nèi)壁設(shè)有若干個(gè)橫向和縱向加強(qiáng)筋，頂部的集電環(huán)支座通過止口保證集電環(huán)回轉(zhuǎn)中心與中心柱同心，圓筒底部法蘭下有加工止口與底座配合，使中心柱上下保證同軸度。中心柱中部鉸支座上平面標(biāo)高根據(jù)取料機(jī)橋梁高度來定，鉸支座鉸軸直徑要滿足取料機(jī)載荷要求。中心柱下半部底座上平面既要與回轉(zhuǎn)支承聯(lián)接又要與上中心柱底部法蘭聯(lián)接，設(shè)計(jì)時(shí)要考慮聯(lián)接回轉(zhuǎn)支承螺栓的扳手空間，要采用高強(qiáng)螺栓。底座中部采用圓柱體或圓錐體，與其聯(lián)接的四個(gè)支腿底部采用箱形梁結(jié)構(gòu)，支腿與基礎(chǔ)的聯(lián)接要滿足載荷和土建接口要求，支腿上部斜面的位置要考慮到取料機(jī)刮板運(yùn)轉(zhuǎn)過程中是否與之刮碰。每個(gè)支腿底面設(shè)有螺母，用于安裝調(diào)整螺栓來微量調(diào)整中心柱底面，保證中心柱底面水平。

4 載荷分析

中心柱所受載荷是復(fù)雜而多變的，在堆取料機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，堆料機(jī)與取料機(jī)相對(duì)位置不同，作用在中心柱上的載荷就不同。中心柱所受載荷有來自棧橋及羅鍋膠帶機(jī)的垂直載荷、有堆料機(jī)作用在其上部的垂直載荷和傾翻力矩、還有取料機(jī)作用在其中部的垂直載荷和水平載荷等等，根據(jù)這些載荷的大小和方向及中心柱的自重用有限元方法計(jì)算出中心柱的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性，觀察應(yīng)力的大小及變化情況，對(duì)應(yīng)力不滿足的地方作局部結(jié)構(gòu)的改變或材料的改變，最后使中心柱達(dá)到使用壽命要求，保證堆取料機(jī)良好地運(yùn)轉(zhuǎn)。

5 制造要求

中心柱是整臺(tái)堆取料機(jī)的中心及關(guān)鍵部件，它主要是由上中柱及下底座組成。而上中柱又是由多節(jié)圓筒組成。故多節(jié)圓筒之間的垂直度及同軸度是中心柱的制造關(guān)鍵問題。筒節(jié)制造的特殊工藝，保證了上中柱同軸度和垂直度的要求，即每節(jié)圓筒的兩端加環(huán)型米字支承和工藝找正對(duì)中塊，用大立車同時(shí)加工筒皮坡口及工藝對(duì)中塊。通過工藝對(duì)中塊進(jìn)行組裝，使多節(jié)圓筒的同軸度不大于1.5mm，同時(shí)也保證了垂直度。中心柱制造時(shí)其中的鋼板允許拼接，拼接焊縫為雙面60°倒坡口焊縫，坡口和兩端均須加工，兩個(gè)相鄰拼接焊縫要錯(cuò)開，錯(cuò)開距離不小于300毫米，拼接焊縫焊后必須進(jìn)行100%超聲波探傷，檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)要求達(dá)到GB11345-89中的BⅡ級(jí)。中心柱的主要焊縫焊接后也必須進(jìn)行100%超聲波探傷，檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)同上。上中柱及下部底座整體焊接后要進(jìn)行低溫退火處理，消除焊接應(yīng)力，然后再進(jìn)行整體加工各個(gè)連接面。上中柱底面加工止口，與下底座上部加工面配合保證上、下中柱的同軸度。上中柱和下底座的整體加工保證了中心柱上平面平行于基礎(chǔ)水平面和中心柱的垂直，從而保證了整個(gè)堆取料機(jī)的制造安裝精度，使堆取料機(jī)能平穩(wěn)地運(yùn)轉(zhuǎn)。

結(jié)語

中心柱是連接堆料機(jī)和取料機(jī)的紐帶，它將堆料機(jī)和取料機(jī)連成一個(gè)整體。它既承載整個(gè)堆料機(jī)又支撐大部分取料機(jī)。中心柱設(shè)計(jì)制造質(zhì)量的優(yōu)劣直接影響堆取料機(jī)這種大型設(shè)備的使用性能和壽命長短。中心柱部件的設(shè)計(jì)研發(fā)為圓形混勻堆取料機(jī)具有混勻效果好、占地面積小、自動(dòng)化程度高等很多優(yōu)點(diǎn)起到了非常重要的作用。

[1]侯義杰.磨機(jī)中空軸夾砂缺陷修理[J].水泥技術(shù)，2001.

[2]李子震，高進(jìn)，李愛東.磨機(jī)軸承襯合金澆注缺陷的修補(bǔ)[J].金屬加工(熱加工)，2011.