專利名稱：一種斗輪堆取料機的門座的制作方法
技術(shù)領域：
本實用新型適用于斗輪堆取料機中的門座主梁，特別適用大噸位的斗輪機的門座主梁，屬于一種新的結(jié)構(gòu)形式。
背景技術(shù)：
斗輪堆取料機是一種廣泛應用于鋼廠、電廠、港口、碼頭等地的大型散料連續(xù)輸送機械，用于礦石、煤、焦碳、砂石等物料的堆取。斗輪堆取料機由斗輪機構(gòu)、前臂架、前臂架皮帶機、立柱、俯仰系統(tǒng)、回轉(zhuǎn)平臺、回轉(zhuǎn)機構(gòu)、門座、行走機構(gòu)、尾車等眾多的部件組成。斗輪堆取料機屬于大型重型機器，整機的重量一般在200噸以上，甚至達到1000噸以上，可見整機的重量很大。其中門座處于整機的下面，起到行走機構(gòu)與上面部件的連接作用，同時門座還起到承受上面部件的重量的作用?？梢?，門座的結(jié)構(gòu)形式是否合理，是否滿足強度與剛度 的要求直接關系整機的安全性與可靠性。目前門座結(jié)構(gòu)形式也比較多，常用的結(jié)構(gòu)形式有四支腿、側(cè)三支腿、正三點支撐四支腿及板凳梁形式。四支腿形式為超靜定結(jié)構(gòu)，具有剛性好、抗傾翻力矩大的優(yōu)點，但在設計時要能在一定程度上吸收軌道中的錯位，對軌道精度的要求很高，多用于中小型斗輪堆取料機。側(cè)三支腿回轉(zhuǎn)中心與地面系統(tǒng)的其中的一條帶式輸送機中心重合，腿壓分配合理；正三點支撐四支腿輪壓分配比較均勻，在大型斗輪堆取料機上廣泛采用，但這兩種結(jié)構(gòu)形式的門座受力狀況不好，經(jīng)常出現(xiàn)門座強度不滿足要求而出現(xiàn)機器塌陷的情況。板凳梁結(jié)構(gòu)形式簡單，易于加工制造，受力狀況好，不易發(fā)生強度破壞，但這種結(jié)構(gòu)形式的門座重量笨重，耗費材料，增加了材料成本。如DQL600/600. 30型號的斗輪堆取料機的門座使用板凳梁結(jié)構(gòu)形式門座主梁重25噸，若使用四支腿結(jié)構(gòu)形式門座主梁重量為14噸。從上面的分析可以看出，雖然門座的結(jié)構(gòu)形式眾多，但四支腿、側(cè)三支腿、正三點支撐四支腿結(jié)構(gòu)形式中門座的受力狀況不好，在機器使用的過程中可能會因為強度不足而造成整機的損壞及對安裝和操作人員造成人身安全事故。板凳梁結(jié)構(gòu)形式的門座受力好，但耗費材料。如何研發(fā)設計出一種省材又安全可靠的門座是目前急需解決的問題。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型就是為了解決上述問題而設計的一種全新的門座，其目的是采用新的結(jié)構(gòu)形式，讓所受的力合理的傳遞與分布，從而達到滿足強度要求和節(jié)省材料的目的。雖然斗輪堆取料機門座的結(jié)構(gòu)形式眾多，但不管哪種形式的門座，其主體結(jié)構(gòu)主要是由聯(lián)接座圈、門座環(huán)圈梁和門座支腿三個部分組成。聯(lián)接座圈起連接上面回轉(zhuǎn)平臺和回轉(zhuǎn)機構(gòu)的作用，同時上面部件所受的力也是通過座圈傳遞到門座的主梁上的。門座環(huán)圈梁起到承受上面部件重量的作用，支腿是與行走機構(gòu)相連接，起到連接行走結(jié)構(gòu)和支撐傳遞門座上面部件的力的作用。由于斗輪堆取料機的結(jié)構(gòu)形式的特點，門座所受到上面部件的力為偏心載荷，力一般偏向回轉(zhuǎn)中心I米左右，力通過聯(lián)接座圈傳遞到門座環(huán)圈梁上，即門座座圈承受很大的偏心載荷，這個力若不能合理的分散和傳遞，將導致門座的損壞。[0007]門座上方的環(huán)形聯(lián)接座由圓環(huán)形上翼板、圓環(huán)形下翼板、圓環(huán)形腹板焊接而成，類似于一槽鋼轉(zhuǎn)制成一圓環(huán)形結(jié)構(gòu)，在上下翼板及之間焊接一系列的加強筋板。環(huán)形聯(lián)接座上方的回轉(zhuǎn)交叉滾子軸承外圈通過高強度螺栓固定在聯(lián)接座圈的上端，聯(lián)接座圈的下端與門座環(huán)圈梁的環(huán)形板現(xiàn)場焊接。為了保證現(xiàn)場焊接的時候聯(lián)接座圈的中心與回轉(zhuǎn)中心重合及控制焊接變形對聯(lián)接座圈位置移動的影響，需要在聯(lián)接座圈的下端及門座環(huán)圈梁的環(huán)形板鉆一些螺栓孔及銷軸孔，依靠螺栓和銷軸來實現(xiàn)定位和控制變形。由于大的交叉滾子滾軸固定在聯(lián)接座圈上，為了保證交叉滾子滾軸的壽命及支撐交叉滾子滾軸部分的強度與剛度，對聯(lián)接座圈的變形量要求比較嚴，其變形量應該控制在兩千分之一以內(nèi)，如若達不到，將嚴重影響交叉滾子軸承的壽命，交叉滾子軸承的價格在幾十萬，更換的時候需要支撐起其上面的部分，更換的成本極高。為了保證大交叉滾子軸承的壽命，大交叉滾子軸承徑向應該與地面水平，聯(lián)接座圈的上端與下端均需要進行機加工，門座環(huán)圈梁上與聯(lián)接座圈相連的環(huán)形板也需要進行機加工，一共需要加工三個面。斗輪機門座架是由不等厚的鋼板焊接而成的大型構(gòu)件，屬于對稱結(jié)構(gòu)，為增加其剛度和強度，在內(nèi)部焊接了一些輔助筋板，這樣就造成了應力與變形同載荷間的關系較復 雜。傳統(tǒng)門座環(huán)圈梁多采用環(huán)形箱型梁結(jié)構(gòu)形式，由上下翼板、高度相同的兩塊腹板和聯(lián)接腹板與翼板的加強筋板組成。這種結(jié)構(gòu)形式的門座在實際使用的過程中，易發(fā)生強度不足而使機器塌陷的情況。為了滿足強度的要求，傳統(tǒng)的方法是對門座進行加強，其加強方案是在門座環(huán)圈梁之間增加更多的材料來承受上部的重力，這種方法耗損材料，焊縫多，增加焊接成本，并且焊接的地方會存在焊接殘余應力，需要進行焊接應力的消除。由于這些地方受力大，對焊接質(zhì)量的要求很高，需要技術(shù)過硬的焊接工人來焊接，還需要對焊接質(zhì)量進行X拍片等技術(shù)手段來進行檢測。為了解決傳統(tǒng)斗輪機門座結(jié)構(gòu)型式的系列問題，實現(xiàn)節(jié)省成本，增強安全性和穩(wěn)定性，使門座受力及其傳遞更為合理，本實用新型進行了新的研發(fā)設計，去掉了環(huán)形聯(lián)接座，用門座環(huán)圈梁上端形成的環(huán)形工字梁直接取代以前的環(huán)形聯(lián)接座圈，并對主梁等其他受力關鍵部位予以改進，其解決方案如下新的門座結(jié)構(gòu)形式是當門座環(huán)圈梁是環(huán)形箱型梁的時候，兩腹板的高度不一樣高，上翼板的一邊直接焊接于較高腹板的側(cè)面，一邊與另外一腹板的上面焊接。根據(jù)實際情況，兩腹板的厚度可以相同，也可以不相同，一般情況下，靠近交叉滾子軸承外圈的腹板比遠離其的另外一腹板厚。在較高的腹板的上面焊接一環(huán)形鋼板，形成環(huán)形工字梁結(jié)構(gòu)形式。在工字梁的下面焊接一系列的加強筋板，加強筋板與上翼板之間留一定的距離不接觸，也可以接觸，但接觸的范圍要很小，所以加強筋板制作成近似直角三角形，直角邊焊接于加強工字梁上。上端形成的環(huán)形工字梁直接取代以前的環(huán)形聯(lián)接座圈，這樣只需要加工環(huán)形工字梁上端的板，機加工量減為原來的三分之一；與交叉滾子軸承相連的螺栓孔直接加工在環(huán)形工字梁上端，省去了傳統(tǒng)需要在聯(lián)接座圈的下端及門座環(huán)圈梁的環(huán)形板鉆孔及定位和控制現(xiàn)場焊接變形使用的螺栓和銷軸；門座上面部件的重力直接由較高的腹板來承受，并將力傳遞到下面，其受力好，交叉滾子軸承支撐部分的變形可以滿足使用要求；由于省去了聯(lián)接座圈，節(jié)省了材料的同時也省去了聯(lián)接座圈與門座環(huán)圈梁的焊接。本實用新型中，支腿是連接門座環(huán)形主梁與行走機構(gòu)的，主要由支腿上段和支腿下段組成，支腿上段主要結(jié)構(gòu)形式是箱型梁，在箱型梁的中間有筋板加強；支腿下段由一鋼板轉(zhuǎn)制成一圓環(huán)形結(jié)構(gòu)，在圓環(huán)形結(jié)構(gòu)周圍焊接一系列的筋板加強。在三只腿四支點門座中，還涉及聯(lián)接主梁和橫梁，其中聯(lián)接主梁與環(huán)形主梁通過焊接進行連接，環(huán)形主梁主要用來承受力，聯(lián)接主梁與橫梁進行連接。聯(lián)接主梁由一箱型梁和兩支座組成，箱型梁中間有加強筋板，箱型梁與門座環(huán)形主梁相連接，兩支座焊接于箱型梁末端的下面，支座上鉆有銷軸孔，支座附近有筋板加強。橫梁主要由橫梁上部和橫梁下部組成，橫梁上部為一箱型梁結(jié)構(gòu)形式，箱型梁中間有一系列的筋板加強，箱型梁中間靠近上面部位處有兩個銷孔，與聯(lián)接主梁銷軸孔通過銷軸聯(lián)結(jié)；橫梁兩端的下面為由一鋼板轉(zhuǎn)制成一圓環(huán)形結(jié)構(gòu)，在圓環(huán)形結(jié)構(gòu)周圍焊接一系列的筋板加強。由于斗輪堆取料機在作業(yè)的過程中，回轉(zhuǎn)機構(gòu)驅(qū)動上面的部件繞著回轉(zhuǎn)中心做圓周運動、前臂架做俯仰運動，門座所受的偏心載荷質(zhì)心的位置是隨著回轉(zhuǎn)運動和俯仰運動而變化的。傳統(tǒng)的環(huán)形箱型梁門座環(huán)圈梁是使聯(lián)接座圈位于環(huán)形箱型梁的中間，這樣的 受力結(jié)構(gòu)形式類似于典型的簡支梁結(jié)構(gòu)，環(huán)形箱型梁之間的加強筋板相當于在簡支梁下面加加強桿。門座上面的偏心力直接加在兩腹板之間的翼板上相當于加在簡支梁中間，由理論力學和材料力學的知識可知，翼板的受力和變形很大，兩腹板之間的加強筋板也將承受很大的力和彎矩，所受的力將通過上翼板和加強筋板向外傳遞和擴算，經(jīng)有限元分析可以知道，靠近偏心載荷質(zhì)心的上翼板和加強筋板應力很大，這里一般是門座發(fā)生強度破壞的地方。通過上面的分析可以看出，力是通過上翼板和加強筋板向其它的地方傳遞的，所以在傳統(tǒng)環(huán)形箱型梁的門座的環(huán)圈梁中筋板的數(shù)量就顯得很重要，為了保證門座環(huán)圈梁的強度，通常會在兩腹板之間焊接大量的加強筋板來保證其安全性。在新研發(fā)設計的門座中，力是直接傳遞到門座環(huán)圈梁的腹板上，通過腹板再向下傳遞到門座的支腿。雖然門座所受的偏心載荷位置是隨前臂架的俯仰和回轉(zhuǎn)而變化，但門座環(huán)圈梁的腹板是連續(xù)的圓柱結(jié)構(gòu)，偏心載荷直接施加于門座環(huán)圈梁的腹板。由材料力學的知識可知，在工字梁結(jié)構(gòu)中，抗彎截面系數(shù)梁的高度是平方關系，厚度是線性關系，在門座主梁中，腹板的高度一般在I米以上，圓柱型腹板的直徑在3米到4米之間，在兩圓柱形腹板之間只需少量的加強筋板。由于斗輪堆取料機的鋼結(jié)構(gòu)都是由箱型梁或工字梁組成，且細節(jié)變化多樣，在非連續(xù)位置經(jīng)常容易發(fā)生容易發(fā)生斷裂、開焊、疲勞開裂等問題，尤其在鋼結(jié)構(gòu)件中梁的彎折點、力的傳遞點、相連接的筋板或格板處。對于門座架，其應力應變情況主要由懸臂回轉(zhuǎn)角度和俯仰角度決定，在不同的工況下，重心的偏心角度不同，最大的應力和變形發(fā)生位置也不盡相同。本實用新型的重大創(chuàng)新點在于在確定典型工況時，通過不同約束條件下的有限元分析，計算門座各部位所受載荷的大小，找到彈性形變和塑性形變下的應力最大點的位置，同時考慮到不同工況、不同位置時主梁結(jié)構(gòu)的局部處理和力的傳遞，尤其是交變載荷時疲勞應力對微觀結(jié)構(gòu)的影響，設計出新的一種結(jié)構(gòu)形式能最大程度地保證設計的安全系數(shù)，防止故障出現(xiàn)，發(fā)生設備傾覆或斷裂的重大事故。綜上可知，本實用新型的有益效果一是設計新結(jié)構(gòu)形式，合理設置力的傳遞路徑，結(jié)構(gòu)的受力狀況好，安全可靠性高；二是節(jié)省材料，減少焊接，可節(jié)約材料成本和焊接及焊縫質(zhì)量的檢測成本；三是省去了聯(lián)接座圈，機加工量大幅減少，同時交叉滾子軸承的受力更好，提高交叉滾子軸承的使用壽命。

[0015]圖I本實用新型在三只腿四支點門座中應用的前視圖。圖2本實用新型在三只腿四支點門座中應用的俯視圖。圖3本實用新型在三只腿四支點門座中應用的主梁剖視圖A-A。圖4傳統(tǒng)的門座環(huán)圈梁受力及力的傳遞路徑簡圖。圖5本實用新型門座環(huán)圈梁受力及力的傳遞路徑簡圖。其中，I支腿；2聯(lián)結(jié)主梁；3環(huán)圈梁；4橫梁；5下翼板；6連結(jié)加強筋板；7外腹板；8上翼板；9加強筋板；10上連接翼板；11內(nèi)腹板；12連接座圈；13門座環(huán)圈梁較高腹板上 工字梁的翼板；14門座上面部件的重心位置A點。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型作進一步詳細描述，實施例旨在說明本實用新型而不是對本實用新型的進一步限定，如未脫離本實用新型的設計精神，本領域普通技術(shù)人員對本實用新型方案作出的各種變形、改進、潤飾，均落入本實用新型權(quán)利要求書確定的范圍。雖然本實用新型專利門座可以用于四支腿、側(cè)三支腿、正三點支撐四支腿形式的門座，但門座主要優(yōu)化的地方是其門座的環(huán)圈梁，這四種門座的環(huán)形梁結(jié)構(gòu)形式相同，現(xiàn)以三只腿四支點門座來進行分析介紹。如圖I、圖2、圖3所示，一種斗輪堆取料機的門座，主要由支腿⑴、聯(lián)接主梁⑵、環(huán)圈梁(3)、橫梁(4)、環(huán)形主梁等部分組成。門座上方連接交叉滾子軸承，環(huán)圈梁(3)的兩腹板高度不一樣高，在較高腹板的上面焊接一環(huán)形鋼板，形成一環(huán)形工字梁的結(jié)構(gòu)形式。由圖3可以看出，環(huán)圈梁(3)主要由下翼板(5)、連結(jié)加強筋板(6)、外腹板(7)、上翼板(8)、加強筋板(9)、上連接翼板(10)、內(nèi)腹板(11)焊接而成。內(nèi)外腹板的厚度可以相同，也可以不同，一般靠近交叉滾子軸承外圈的腹板比遠離其的另外一腹板厚。兩支腿(I)焊接于環(huán)圈梁(3)上，支腿(I)由一系列的鋼板焊接而成。聯(lián)接主梁(2)的一端焊接于環(huán)圈梁(3)上，另外一端通過銷軸與橫梁(4)連接。橫梁(4)的結(jié)構(gòu)形式一般采用箱型梁結(jié)構(gòu)形式。門座工作時，所受載荷主要是由所運送的物料和結(jié)構(gòu)自重產(chǎn)生的，分三部分一是垂直方向的力，包括上部構(gòu)件重量及工作切削力和載荷；二是回轉(zhuǎn)運動時摩擦阻力等產(chǎn)生的回轉(zhuǎn)扭矩；三是上部重力偏心產(chǎn)生的傾覆力矩。隨著前臂架的俯仰運動和回轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)使前臂架繞回轉(zhuǎn)中心回轉(zhuǎn)運動，斗輪堆取料機門座上面部件重心的位置是變化的，其變化范圍為以回轉(zhuǎn)中心為圓心的一個圓周內(nèi)。如圖4所示，在傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式的門座中，當上面部件的重心偏移回轉(zhuǎn)中心的時候，門座環(huán)形主梁靠近上面部件重心的位置承受的力大，遠離上面部件重心的位置承受的力小。上面部件的力直接傳遞到門座環(huán)形主梁的上翼板上，上翼板和下面的加強筋板承受很大的力，力通過上翼板和下面的筋板傳遞到腹板和下翼板，最終傳遞到門座支腿。由于門座上面部件的重心的位置是變化的，有時候大部分力只由上翼板和少量筋板承受，這些位置經(jīng)常應力很大，易發(fā)生破壞。如圖5所示，而在本實用新型的新結(jié)構(gòu)形式的門座中，不管上面部件重力的重心位置怎么變化，所受的力直接由上端形成的環(huán)形工字梁直接傳遞給門座環(huán)圈梁的較高腹板再由較高腹板傳遞到支腿，環(huán)圈梁筋板及另外一個腹板起到加強與輔助傳遞的作用。由于直接承受力的腹板是一連續(xù)的結(jié)構(gòu)，分布和傳遞力的效果好。
權(quán)利要求1.一種斗輪堆取料機的門座，包括支腿、環(huán)形主梁、環(huán)圈梁，門座上方連接交叉滾子軸承，其特征在于當環(huán)圈梁是環(huán)形箱型梁的時候，兩腹板的高度不一樣高，上翼板的一邊直接焊接于較高腹板的側(cè)面，一邊與另外一腹板的上面焊接，在較高的腹板的上面焊接一環(huán)形鋼板，形成環(huán)形工字梁結(jié)構(gòu)形式，在工字梁的下面焊接一系列的加強筋板，加強筋板與上翼板之間留一定的距離不接觸，也可以小范圍接觸，加強筋板制作成近似直角三角形，直角邊焊接于加強工字梁上。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種斗輪堆取料機的門座，其特征在于腹板是一連續(xù)的圓柱結(jié)構(gòu)，兩腹板的厚度是相同的或不相同的。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種斗輪堆取料機的門座，其特征在于環(huán)圈梁上端有一環(huán)形工字梁結(jié)構(gòu)形式，與交叉滾子軸承相連的螺栓孔直接加工在環(huán)形工字梁上端。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種斗輪堆取料機的門座，其特征在于環(huán)圈梁由下翼板、連結(jié)加強筋板、外腹板、上翼板、加強筋板、上連接翼板、內(nèi)腹板焊接而成。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種斗輪堆取料機的門座，其特征在于支腿連接門座環(huán)形主梁與行走機構(gòu)，由支腿上段和支腿下段組成，上段是箱型梁，在箱型梁的中間有筋板加強，下段由一鋼板轉(zhuǎn)制成一圓環(huán)形結(jié)構(gòu)，在圓環(huán)形結(jié)構(gòu)周圍焊接一系列的筋板加強。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種斗輪堆取料機的門座，其特征在于還包括聯(lián)接主梁，由一箱型梁和兩支座組成，箱型梁中間有加強筋板，箱型梁與門座環(huán)形主梁相連接，兩支座焊接于箱型梁末端的下面，支座上鉆有銷軸孔，支座附近有筋板加強。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種斗輪堆取料機的門座，其特征在于還包括橫梁，由橫梁上部和橫梁下部組成，橫梁上部為一箱型梁結(jié)構(gòu)形式，箱型梁中間有一系列的筋板加強，箱型梁中間靠近上面部位處有兩個銷孔，與聯(lián)接主梁銷軸孔通過銷軸聯(lián)結(jié)；橫梁兩端的下面為由一鋼板轉(zhuǎn)制成一圓環(huán)形結(jié)構(gòu)，在圓環(huán)形結(jié)構(gòu)周圍焊接一系列的筋板加強。
8.一種斗輪堆取料機的門座，由支腿、環(huán)形主梁、聯(lián)接主梁、環(huán)圈梁、橫梁組成，其特征在于環(huán)圈梁兩腹板的高度不一樣高，在較高腹板的上面焊接一環(huán)形鋼板，形成一環(huán)形工字梁的結(jié)構(gòu)形式，門座環(huán)圈梁上端的工字梁靠近較高腹板處，在工字梁的下面焊接一系列的加強筋板，加強筋板與上翼板之間留一定的距離不接觸，也可以小范圍接觸，加強筋板制作成近似直角三角形，直角邊焊接于加強工字梁上，兩支腿焊接于環(huán)圈梁上，支腿由一系列的鋼板焊接而成，聯(lián)接主梁的一端焊接于環(huán)圈梁上，另外一端通過銷軸與橫梁連接，橫梁的結(jié)構(gòu)采用箱型梁結(jié)構(gòu)形式。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種斗輪堆取料機的門座，其特征在于環(huán)圈梁由下翼板、連結(jié)加強筋板、外腹板、上翼板、加強筋板、上連接翼板、內(nèi)腹板焊接而成。
專利摘要本實用新型涉及一種斗輪堆取料機門座的新結(jié)構(gòu)形式，當環(huán)圈梁是環(huán)形箱型梁的時候，兩腹板的高度不一樣高，上翼板的一邊直接焊接于較高腹板的側(cè)面，一邊與另外一腹板的上面焊接，在較高的腹板的上面焊接一環(huán)形鋼板，形成環(huán)形工字梁結(jié)構(gòu)形式，在工字梁的下面焊接一系列的加強筋板，加強筋板與上翼板之間留一定的距離不接觸，也可以小范圍接觸，加強筋板制作成近似直角三角形，直角邊焊接于加強工字梁上。本實用新型省去聯(lián)接座圈，合理設置力的傳遞路徑，結(jié)構(gòu)的受力狀況好，安全可靠性高，同時節(jié)省材料，減少焊接和機加工量，既可節(jié)約材料和焊接及焊縫質(zhì)量的檢測成本，又可提高交叉滾子軸承的使用壽命。
文檔編號B65G65/28GK202594416SQ20122012007
公開日2012年12月12日 申請日期2012年3月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月27日
發(fā)明者萬正喜 申請人:湖南長重機器股份有限公司