【摘要】本文主要介绍了顶堆侧取式堆取料机的主要结构形式，并详细分析了各结构的特点，为设备的选型和应用提供了有力的实际和理论依据。

【关键词】顶堆侧取式堆取料机；俯仰式；门架式

顶堆侧取式堆取料机由于其生产率高、仓储量大、环保性好等特点，越来越受到世界各国的重视，随着现代工业技术的发展，对其在大型化发展和安全可靠性方面的要求不断提高，因此对顶堆侧取式堆取料机的各种结构特点进行分析，可更有效的选择合理的结构，以达到最优的应用效果，对增强产品的竟争力具有很大的实际价值。

1、堆取料机的主要结构形式

顶堆侧取堆取料机根据取料机的形式区分有两种：配重式（悬臂式）和门架式。根据堆料机的结构区分也有两种：（水平）不俯仰和液压俯仰式；根据栈桥胶带机的入场方式也有两种：高位上料和低位上料。低位上料以取料机门架式，堆料机液压俯仰式结合为主，该结构要求堆料机由取料机顶部越过，堆料机调车工况需要抬高堆料臂以保证不发生碰撞。高位上料，堆料机以水平不俯仰为主，该结构因空间因素，布置俯仰堆料机意义不大。但也有堆料机不俯仰的低位上料设备，这时需要堆料机可以由栈桥下方通过，而取料机不能通过。

1.1门架式结构的来源

对于国内用户使用情况配重式结构产生时间早于门架式，但目前国内该类型设备以门架式为主，这种现象的存在，存在多重原因。配重式于1997年后石电厂开始进入中国市场，该产品由SCHADE公司设计，我公司生产结构件，而门架式是在2000年后，奥钢联公司为与SCHADE公司竞争提出的一种新型结构，且提出了门架式结构优于配重式结构的概念：安全性，取料臂断绳时不会对基础造成过大冲击，配重式存在断绳后的严重的倾翻力矩问题，能够达到2万吨米。而门架式则不存在该问题。经济性，配重式成本高，如三套取料机回转驱动的价格等。

1.2我们对这几种结构的应用理念

设备成本：配重式三台回转驱动，因速比大，达到4000以上，输出扭矩大，达到10万Nm以上，因而价格较高，正常能够达到100万元以上。而门架式采用的行走驱动，按照三合一减速电机或分体式减速器、电机，两套下来，也不过20～30万。门架式钢结构成本要比配重成本高，特别是后期配重式广泛应用混凝土配重，混凝土成本与钢结构相比，明显要低很多。土建成本：门架式对周边轨道及挡煤墙、穹顶网架的要求都要比配重式高。如网架直径、土建面积等，包括受环境影响，轨道的维护等。门架式主要优点：配套俯仰堆料臂时可明显降低顶部高度，而配重式结构高度降低则非常不明显。特别是低位上料的圆形料场，门架式有其独特的优点：低位上料可以有效降低中心柱處高度，同时通过调整栈桥支撑点降低栈桥的制造成本，转载站可以不用太高，从而降低外部成本，包括占地面积都可以降低。但对于高位上料的栈桥而言，两者区别不是很明显。特别是针对一些土层深、高寒地区设备，配重式也有其独特的优势。当料仓直径超过120m以后，门架式因不需要考虑配重平衡问题，直径可以继续做大，目前已知的圆形料场的最大直径为137m。而配重式的安全问题则突出显现。同时对于堆料臂架而言，臂长达到一定程度后也不能继续采用液压变幅结构而只能采用水平不俯仰结构形式。

2、俯仰式堆料机

堆料臂采用双工字形板梁结构，前部采用变截面形式以减轻重量，后部采用配重箱和配重进行平衡；目前顶堆侧取堆取料机的所有悬臂油缸都是始终处于受压状态，除了斗轮堆取料机外不采用拉压结合缸，完全没有受拉缸。油缸在下俯状态时压力最大，上仰状态下压力最小。堆料臂在计算过程中首先是挠度变形超出允许范围时造成设计调整，而应力因素则位于次要因素，如要求的变形量为1/300，许用应力为100MPa。

俯仰式堆料机悬臂结构上与圆形桥式刮板堆取料机的堆料机结构相似，采用双工字形板梁结构，液压俯仰机构，回转驱动机构、各种转台等，与之不同的是由于周边存在挡墙的因素，堆料半径较大，因而堆料臂与常规产品相比，臂长较长，如Φ80m臂长29.2m，Φ90m臂长30.5m，Φ100m臂长35m。相对圆形桥式刮板取料机中堆料臂，Φ80m臂长22.4m，Φ90m臂长24m，Φ110m臂长27.6m。

3、不俯仰式堆料臂

不俯仰式堆料臂的结构是桁架结构，弦杆采用方管，幅杆采用矩形管、H型钢制作。水平堆料臂尾部配重采用的是与转台相连的整体固定配重，配重箱与上下转台相连，堆料臂在另一侧与上下台铰接。拉杆采用双板或槽钢对称布置。方管结构在断面布置上采用等腰直角三角形结构。由于该结构更易于制作，便被我们所接受。

4、取料臂

侧式刮板取料机取料臂有三种结构形式：板梁式、桁架式、钢管式。1.板梁式取料臂，这种结构上下缘板位于链条外侧，内部增加导槽。2.桁架式取料臂，刮板和链条在桁架上下的导槽内运行，该结构由于臂架可以采用折线形从而降低链轮齿数，但该结构和圆管式同样需要大直径的链轮。3.钢管式取料臂，由于其重量轻、便于制造的特点，目前长形料场侧式刮板取料机刮板臂都在向薄壁圆管方向改进。薄壁圆管式取料臂的另一个好处是制作容易，钢管采购专业厂家产品，原有的演装基本可以取消。圆管结构制作周期明显缩短。

5、门架

门架作为取料机主要承载构件，外形越过料堆。上部布置U形梁并安装定滑轮组。外端接行走端梁，内端接中心柱。目前的圆形料场门架采用双梁结构，分成两片，中间无平连结构。门架要跨过料堆，这样门架从外形上有最高处的水平段、中心柱处的水平段和最高点两侧的倾斜段几部分构成。门架在计算过程中，水平段和倾斜段的过渡位置始终应力较大，经采用厚钢板过度，短边侧采用圆钢过渡抵消应力集中，该结构在有限元计算过程中发现应力集中现象降低很明显，而该结构制作很容易，两端箱梁同时与一块厚钢板焊接工艺上没有问题，增加圆钢只是局部处理问题，也很简便。本文从现场实际应用和理论设计两方面详细分析了顶堆侧取式堆取料机的各种结构，对设备的选型和应用有着很强的实用价值。

参考文献

[1]《机械设计手册》机械工业出版社

[2]邹汉，刘理，王艳.圆形预均化堆场堆取料机的设计.成都建筑材料工业设计研究院有限公司

作者简介

姓名：王丹；性别：女；籍贯：辽宁省沈阳市；出生年月1981.06.29，单位：北方重工装卸设备分公司，职称：工程师，研究方向：机械设计.