堆料机行走轮项目管理

摘 要： 以堆料机行走轮为研究对象，通过三维建模软件Pro/E建立堆料机行走轮的实体模型，运用有限元分析软件研究行走轮的应力分布情况，确定了行走轮的最危险的位置及分布情况。分析结果为行走轮的改进和优化设计提供理论依据。

关键词：行走轮 应力 堆料机

引言

堆料机是一种用于连续、高效的散状物料装卸运输的机械，它被广泛的应用于火电厂、港口码头、钢铁冶金、矿山及煤炭等原料储运场[1]，可实现散装物料的连续堆料作业，为堆取、转运及装卸的连续作业的重要环节。堆料机的主要组成部分为：行走机构、回转机构、俯仰结构、悬臂皮带机和尾车五大部分。其中行走机构为多个驱动系统、多个从动系统相互配合，共同组成整个行走系统。而行走轮是行走系统的直接工作部分，本文主要讨论行走轮的失效的主要原因，并提出解决问题的方案。

1 行走轮有限元模型的建立

走行轨道型号50kg/m，轨道基础为浇筑式。驱动装置由带制动器的电动机、变频调速、立式减速机、带动行走轮等组成。堆料机的行走机构如图1所示。

堆料机行走的驱动轮结构形式如图1所示，堆料机通过台车结构，以杠杆原理将堆料机的整体重量均匀分布在各个行走台车上。行走台车通过滚动轴承与轴及行走轮连接，这样既能将堆料机的重量分布到行走轮上，又能将实现自由转动。驱动轮采用三合一减速机，即集电动机、减速机和抱闸制动器于一体，减速机通过键连接驱动轴，轴与键驱动行走轮。行走轮通过变频器实现电机的变速，通过定比的减速机实现行走轮的变速行走。拖动论通过过盈配合实现轴与轮的传动，台车的重量压在行走轮上，轨道的支持力和摩擦力形成滚动摩阻。

1.1 行走轮材质参数及加工工艺

堆料机行走轮，采用40Cr锻造，调质处理，表面淬火处理，硬度HRC40-45。40Cr的材料属性如表1所示。

1.2 行走轮几何模型和有限元模型的建立

堆料机的行走轮由轮辐、轮缘、踏面组成，在PRO/E三维建模软件中建立，然后将其导入大型通用有限元分析软件ANSYS中，以SOLID187实体单元划分网格，划分后的有限元图如图2所示。

2 有限元计算及计算结果分析

2.1 边界条件及载荷的加载

根据传统的计算理论，在行走轮z方向施加位移约束，并设置行走轮与轨道之间的摩擦系数为0.001；根据电动机的输出转矩乘以减速机的减速机为动力矩施加到行走轮轮辐上，在踏面上施加反力矩；将堆料机的重量除以行走轮的数量为压力载荷，施加到行走轮的轴孔面上。

2.2 计算结果的读取

在有限元软件后处理中，读取堆料机轮的有限元分析结果。提取其总位移的变形云图如图3所示，其节点的当量应力云图如图4所示。

2.3 计算结果分析

据分析结果显示，行走轮最大变形分布在其最下和最上两个区域，最大变形分布呈椭圆形分布。最大应力分布在行走轮的正下方，主要集中在下方的应力释放孔附近位置。

3 结论

堆料机行走轮的最大变形分布在其最下和最上两个区域，最大应力分布在正下方应力释放孔附近位置，在其设计和使用过程中，应该加强强度和检测力度。

参考文献：

[1] 邹世忠. 斗轮机自动菱形对取料工作工艺[J]. 重工与起重技术， 2007， 3（15）： 20-21.