混勻堆取料機(jī)中液壓缸的應(yīng)用與選型

劉冬梅 王輝

摘 要：文章介紹了堆取料機(jī)中變幅液壓、料耙液壓以及鏈輪張緊液壓的選型和應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：液壓缸；堆料機(jī)變幅；取料機(jī)料耙；鏈條張緊

液壓缸在混勻堆取料機(jī)中應(yīng)用是很廣泛的。如側(cè)式懸臂堆料機(jī)的變幅驅(qū)動(dòng)，橋式刮板取料機(jī)料耙的液壓驅(qū)動(dòng)，刮板系統(tǒng)鏈條的尾部張緊，圓型混勻堆取料機(jī)的變幅、料耙的液壓驅(qū)動(dòng)及刮板系統(tǒng)鏈條的尾部液壓張緊等?？梢哉f液壓缸在堆取料機(jī)設(shè)備中是一個(gè)很關(guān)鍵的部件，它的設(shè)計(jì)選型非常重要，如果液壓缸選型不合適，無論是堆料機(jī)還是取料機(jī)均不能正常工作。

1 堆料機(jī)變幅液壓缸的選型

圖1

堆料機(jī)液壓變幅油缸要實(shí)現(xiàn)堆料臂的上仰、下俯的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，在變幅過程中要保證堆料臂架運(yùn)行平穩(wěn)，雙向鎖可靠。如果油缸選型與設(shè)計(jì)不合理，會(huì)使堆料臂架發(fā)生較大的振動(dòng)或抖動(dòng)，甚至發(fā)生事故。堆料機(jī)液壓變幅油缸是單向活塞桿油缸，但我們?yōu)榱吮ＷC堆料臂架運(yùn)行平穩(wěn)，設(shè)計(jì)時(shí)讓油缸在工作過程中始終處于受壓狀態(tài)，即始終為大腔進(jìn)油，所以油缸推力為：P1=A1p=p

式中：A1-活塞面積（厘米2）；P-液壓系統(tǒng)的工作壓力（公斤/厘米2）；D-活塞直徑（厘米）

在油缸工作過程中液壓系統(tǒng)的工作壓力p不同，所以P1是變化的。

P1最大時(shí)為滿載下俯時(shí)，最小時(shí)為空載上仰時(shí)。因?yàn)槎蚜媳奂苁且粋€(gè)平衡結(jié)構(gòu)，在整個(gè)變幅過程中，臂架重心必須在堆料機(jī)兩條軌道之間（圓料場最好在回轉(zhuǎn)軸承直徑內(nèi)），初定油缸直徑，計(jì)算配重值，再反過來校核油缸直徑是否合理。為保證臂架運(yùn)行平穩(wěn)，在此過程中應(yīng)滿足油缸始終受壓，至少在帶料時(shí)應(yīng)始終受壓。液壓缸的數(shù)量根據(jù)液壓缸所受壓力決定，如果壓力大，一個(gè)油缸不能承受，就應(yīng)設(shè)計(jì)為兩個(gè)油缸，且為相同的油缸，但兩個(gè)油缸所能承受的力不能直接相加，應(yīng)乘的系數(shù)為0.75比較合理。

為達(dá)到上仰、下俯角度，變幅液壓缸長度及行程的確定很重要，下面以圓型料場為例，如圖2所示。

圖2

如圖2所示，臂架在液壓缸的推動(dòng)下，以鉸點(diǎn)為O中心，上、下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，由于圓型料場結(jié)構(gòu)限制，液壓缸為中間鉸型。

S=L1-L2

L=A+S+H

中間鉸點(diǎn)位置XV的確定：

L1≤H+XV+S

L2≥H+XV

因?yàn)長1、L2、S、H均已知，所以可以確定XV尺寸。

L-液壓缸長度；A-液壓缸基本尺寸（由活塞直徑?jīng)Q定，查樣本可得）；S-液壓缸行程；H-液壓缸鉸接吊環(huán)頭尺寸（由活塞直徑?jīng)Q定，查樣本可得）；L1-臂架上仰最大角度時(shí)液壓缸長度；L2-臂架下俯最大角度時(shí)液壓缸長度。

2 取料機(jī)料耙系統(tǒng)液壓缸的選型

料耙系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)功率是根據(jù)物料阻力與料耙運(yùn)行速度確定的。即：

料耙功率一般根據(jù)同類機(jī)型采用類比法確定。功率確定后，根據(jù)以上公式確定油缸直徑。因?yàn)榱习以谌×线^程中進(jìn)行往復(fù)勻速運(yùn)動(dòng)，物料的阻力相接近，所以油缸選擇為差動(dòng)油缸，即活塞的兩側(cè)同時(shí)進(jìn)壓力相同的壓力油。

圖4

A1-活塞面積（厘米2）；A2-活塞與活塞桿面積之差（厘米2）；p-液壓油的工作壓力（公斤/厘米2）；d-活塞桿直徑（厘米）。

一般系統(tǒng)壓力為16MPa，最大可達(dá)18MPa。油缸功率及缸徑確定后，還需考慮細(xì)長比，油缸的直徑與其行程有一定的關(guān)系，還需查油缸樣本。以上條件都要滿足，最后才能確定油缸。

要使料耙在左右運(yùn)行時(shí)進(jìn)行全斷面取料，即覆蓋全料面，油缸與料耙鉸點(diǎn)的位置應(yīng)合理確定，說明如下：料耙靠油缸推力沿軌道在料場中左右運(yùn)動(dòng)，由于料耙角度需要調(diào)整，因此油缸中心線與料耙軌道中心重合，油缸在料耙兩根軌道中間，要使料耙運(yùn)動(dòng)能覆蓋全料面，即要保證油缸伸縮時(shí)鉸接吊環(huán)頭不能與料耙軌道相撞。如圖5（先將料耙放在料場中間位置，即油缸伸出1/2行程時(shí)）：

校核：B-■G-R>■S

G+S+A

A-液壓缸基本尺寸；B-滾輪中心距液壓缸鉸點(diǎn)距離；G-軌道長度；S-液壓缸行程；R-鉸接吊環(huán)頭尺寸。

3 取料機(jī)刮板尾部張緊液壓缸的選型

尾部張緊液壓系統(tǒng)需一個(gè)液壓站，兩個(gè)油缸，并且要求兩個(gè)油缸同步運(yùn)行。

尾部液壓張緊改善了螺旋張緊在現(xiàn)場調(diào)整很困難，張緊力達(dá)不到的缺點(diǎn)，現(xiàn)在堆取料機(jī)中應(yīng)用很廣泛。它的選型與鏈條張緊力有關(guān)，即鏈條張緊力：P1=A1P=■P

A1-活塞面積（厘米2）；P-液壓油的工作壓力（公斤/厘米2）；D-活塞直徑（厘米）。

張緊行程一般為一個(gè)鏈節(jié)距。刮板張緊液壓系統(tǒng)采用液壓蓄能方式保壓，雙缸同步運(yùn)行。鏈條首先張緊并恒壓后方可轉(zhuǎn)動(dòng)工作機(jī)，鏈條張緊的液壓系統(tǒng)應(yīng)設(shè)有起恒壓作用的蓄能器（氣囊），最小壓力的控制及工作時(shí)壓力的保持由控制系統(tǒng)控制。鏈條張緊采取單向液壓鎖，保證張緊機(jī)構(gòu)安全、可靠。

以上對(duì)液壓缸在混勻堆取料機(jī)中的應(yīng)用與選型作了粗淺的分析，無論是堆料機(jī)還是取料機(jī)，只有合理的應(yīng)用液壓缸，才能使設(shè)備安全可靠的運(yùn)行。

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作者簡介：劉冬梅（1977，12-），從事散料裝卸設(shè)備的設(shè)計(jì)研究工作，職稱：高級(jí)工程師。