臂式斗轮堆取料机回转结构的设计

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摘 要：本文介绍了臂式斗轮堆取料机回转机构结构型式，讨论了臂式斗轮堆取料机回转机构驱动装置计算，详述了回转机构回转轴承校核。

关键词：臂式斗轮堆取料机；回转机构；计算；选型

中图分类号：U653 文献标识码：A

臂式斗轮堆取料机回转机构主要由支撑部分与回转驱动装置组成。回转支承将两个相对回转部件固定，同时将整个回转支承上部的所有载荷传递到下部的基础上。回转驱动通过驱动小齿轮与齿圈的啮合来达到回转的目的。本文介绍了臂式斗轮堆取料机回转机构设计。例某项目臂式斗轮堆取料机原始参数： 取料能力：Q=400t/h；堆料能力：Q=500t/h； 物料：焦碳；密度：ρ=0.6t/m3；斗轮直径：D=5.4m；斗数： Z=8个；斗轮转速：n=6.6r/min； 回转速度；0.12n/min。

1 回转驱动功率的计算

回转驱动主要消耗功率由四部分组成。1.挖掘力侧向阻力产生的M侧。2.风阻力产生等效风阻力矩M等效风：斗轮机不会长期工作在瞬时风速上，所以M等效风=0.7M风max。3.回转轴承摩擦阻力矩M摩。4.回转平面倾角造成倾覆力矩M倾。此力矩小忽略。综上所述回转总阻力矩M=M侧+M等效风+M摩。

1.1计算侧向挖掘力产生的回转阻力矩M侧

侧向挖掘力产生的回转阻力矩：在《移动式散料连续输送设备钢结构设计规范》规定。正常侧向阻力设0.3倍正常挖掘阻力。

计算斗轮挖掘力：

取料容积能力Qm=Q/ρ=667 m3/h。

挖掘功率：

P挖=k/171*（Qm*n*z*（D/2））^（1/2）=20.74kW（按《臂式斗轮堆取料机型式及基本参数》规定，选K=11.5kg/cm）。

M 挖=9550*η*P挖/n==27009N·m：F挖=M 挖/（D/2）=10003N.

侧向挖掘力：

F侧挖=0.3*10003N=3001N。

此力产生回转阻力矩：M侧=F侧挖*R==120040N·m≈12T·m。

1.2计算梁上的风力产生的阻力矩M风：

M风是风在双工字钢梁及斗轮体上产生的阻力矩。已知工作风压q=250N/m2；设梁高0.9m，梁长40m。工字型第2片梁被第1片梁遮挡。规范中得第1片梁风力系数C=1.6，第2片梁风力折减系数η=0.45。M风1=（250*1.1*1.6*402）/2=352000N·m；M风2=（250*1.1*0.45*402）/2=99000N·m；风在斗轮体处产生的阻力矩M斗=（q*π*D2）/4*R==228906Nm：M风max=M风1+M风2+M斗==679906Nm。即M等效风=0.7*679906Nm=475934Nm。

1.3 回转轴承摩擦阻力矩M摩：

M摩=D轴/2*f*G =44730Nm（轴承摩擦系数f=0.012；轴承公称滚道直径D轴=3550；回转部分重量G=210t）。M=M侧+M等效风+M摩=120040Nm+475934Nm+44730Nm=640704Nm。P回=M*n/（99550*η）=8.47kW。选电机功率P电=11kW。

2 验算回转轴承齿轮强度

选三排滚柱式回转轴承，型号为131.40.3550.402。齿数Z=170，模数m=22；齿宽b=170mm；分度圆直径D分=3850mm。齿轮最大圆周力650kN，许用圆周力F许=650*0.5=325kN。作用在分度圆上圆周力F分=2*M/D分=328.566kN>325kN=F许。故用样本上标准回转轴承不行。为满足轮齿强度可用非标轴承，此型号轴承由m22改为m25，其许用圆周力F分=（170/180）*（783/2）=370kN 328.566kN通过。（170/180是齿宽，因m=25齿宽为180mm， 其最大圆周力为783kN，我们选的轴承的齿宽为170mm）。

3如何确定开式齿轮中心距

一般设计齿轮时采用正变位法来增加齿根强度。

设大轴承齿轮为模数m=25，z2=156，X2=0.5；小齿轮m=25，z1=19。先计算不变位时的中心距a=m*（z1+z2）/2=2187.5mm。

假设中心距2200mm。中心距变动系数Y=（a'-a）/m=0.5；cos a'=（a/ a'）*cosa=0.93435。

所以α'=20.87606；求总变位系数xΣ=（z1+z2）*（inVα'-inVα）/2tana=0.51057。

式中inVα'=tanα'-α=tan20.87606°-20.87606°*（2π/360）=0.0170282；inva= tan20°-20°*（2π/360）=0.01149044。

所以，xΣ=（z1+z2）*（inVα'-inVα）/2tana=0.51057。故x1=xΣ-x2=0.01057mm即小齿轮的变位系数x1=0.01057mm这是一种较好的结果，即保证了中心距的整数，又使得小齿轮只增大了一点点的强度，也就是说大齿轮的齿根强度大于小齿轮的齿根强度。

结语：本文以臂式斗轮堆取料机，回转机构在最不利工况下运行为前提，根据长期的实践验证本文计算及各种系数的选取是可行的，对工程上的实际应用有一定的参考价值

参考文献

[1]臂式斗轮堆取料机型式和基本参数[M].北京：中国标准出版社，2011.

[2] 王同辉，等.悬臂式斗轮堆取料机回转速度的确定[J]. 大重科技，2001.

[3] 候宁.影响回转支承承载能力的四个参数[J]. 建筑机械，2002.