开题报告-斗轮堆取料机履带行走机构设计

哈尔滨理工大学毕业设计(论文)开题报告学生姓名铭学号1330060309 专业机械工程 班级13-3指导教师2017年3月10日课题题目及来源：课程题目：斗轮堆取料机履带行走机构设计题目来源：自拟课题研究的意义和国内外研究现状：履带式行走机构是大型机械等整机的支承件,用来支承整机的重量,承受机构在工程作业过程中的产生力,并完成整机在行进、后退、转场、作业时的移动。因此,对于大型机械(包括工程机械、冶金机械等)的底盘,一般设计成履带驱动结构,履带沿着整机纵向中心对称布置。本文主要研究讨论履带行走机构的设计原则和运动受力分析,总结机构行走时的影响因素,以达到整个机构结构合理、安全可靠、行动灵活的目的。履带行走机构主要由导向轮、张紧装置、履带架、支重轮、驱动装置、托链轮及履带板等组成,如图1所示。当液压马达带动驱动链轮转动时,与驱动链轮相啮合的链轨及履带板有相对移动的趋势,但是,由于履带板与路面之间的附着力大于驱动链轮、支重轮和导向轮的滚动阻力,所以履带板不会滑动,而驱动链轮、支重轮和导向轮则沿着铺设的链轨滚动,从而驱使整机行走。整机履带行走机构的前后履带均可单独转向,从而使机器转弯半径更小或实现蟹行。现今全世界德国是最先开始开拓和研发斗轮堆取料机的，德国研究它开始于19世纪30年代，第一台斗轮堆取料机是在19世纪80年代研究成功的，真真正正投入使用应该是在20世纪初期。第一台可以行走的斗轮堆取料机是1919年生产出来的了，这台斗轮堆取料机的行走机构是采用柴油发动机做为动力支撑的。这是一种具有代表意义的重要突破。然后，斗轮堆取料机的开拓和研发真正的走上健康快速发展的轨道。20世纪70年代左右，斗轮堆取料机的所有组成部分、结构形式的开拓及改进研究已经日趋成熟。凭借着每天生产能力超过20万立方米的大型斗轮堆取料机的面世，也就标志着斗轮堆取料机进入现代化、自动化、智能化的蓬勃发展阶段。随着经济时代的不断发展，连续堆取料工艺不断得到发展，其逐渐取代了一系列的低效率设备，实现了智能化，堆取料机的发展，其在现代散货搬运模块中扮演着重要的角色，其发展趋势是大型化、精细化，影响该模块的因素是非常多的。首先的原因可以归结为经济的推动。比如冶金工业的发展，进一步的推动了堆取料机的发展。又如全球钢铁经济的发展，推动了其钢铁的需求，保证其矿石输送量的提升，实现了其矿石的年贸易量的提升，这也伴随着矿石开采模块、运输模块等的开展而不断发展。我们国家自行研发斗轮堆取料机起步是非常晚的，最最开始斗轮堆取料机开发应该可以追寻到1966年。在当年的国内，有一部分炼钢厂、海岸码头非常需要运用这种类型的设备。为了满足当年的社会需要，研发了我国最早一批的斗轮堆取料机。经过了近五十余年的发展，我国的斗轮堆取料机开拓和研发的水准有了非常大的提升。虽然跟先进的国家比较，我们还有一定的不足，但是现在越来越多的斗轮堆取料机厂家已经开始从最初的开拓和研发转变为向更先进、更加智能化的高质量斗轮机迈进。在堆取料机的设备更新过程中，出现了一些著名的设计公司，比如SANDVIK公司，其取料机的发展水平实现了国际化的标准，进行了更大范围的堆取料机的应用。又如海上运输船舶的发展，其大型化、精细化、设备简易化，也推动了堆取料机大型化的发展。在不同的应用功能模块中，矿石运输业扮演着重要的角色，这与其良好的经济利益是分不开的，比如其船舶的载重量。在现阶段一些比较著名的设备机型包括巴拿马型，好望角型，实现了散货船载性能的提升。目前最大的散货矿砂船载质量已达40万吨。随着船舶载质量的增大，堆取料机的能力也在不断提高。散货船在港停泊时间的长短，不仅影响船舶周转的快慢，而且影响泊位的利用率，以至影响港口通过力的大小，因而直接影响港口的经济效益。一般散货船要求在港停泊时间不超过48h，为满足这一要求，港口散货料场的堆取料机越来越趋于大型化。国内斗轮堆取料机的发展基本经历了三个阶段。20世纪60年代、70年代，国内开始设计小型斗轮堆取料机，典型机型有3025、8030等，取料出力分别为300t/h、800t/h，回转半径分别为25m和30m。20世纪80年代、90年代，是斗轮堆取料机发展的第二阶段。钢厂、电厂等新建设的散料堆场逐步采用了大型斗轮堆取料机，用于散料的堆取和转运，例如上海宝钢、秦皇岛码头料场，斗轮堆取料机取料出力达到2000t/h，回转半径达到40m。受当时国内条件的限制，这些料场输送设备的建设多是合作制造或者整机进口的，甚至整套散料输送系统都是引进国外的。2000年后，国内斗轮堆取料机发展到了一个新阶段。迄今为止，国内厂家具备了300～6000t/h生产能力、25～60m回转半径斗轮堆取料机系列产品的设计和制造能力。这一阶段中，国外厂商仍占据一定份额，但国内厂家掌握了相当的技术、生产能力，并凭借服务、价格优势占据了国内市场的主流地位，并逐渐走向国际市场。

通过对远程控制方式的优化，更有利于提升其工作效益。这就需要专业作业人员的控制室操作控制，进行指令的发出，按照指令的具体工作需要，进行工作效益的提升。比如进行多元化的控制方法优化，进行堆取料机半自动功能的具备，保证料场系统的控制，进行不同种设备的控制及其优化。如日本北陆电力大田七尾发电所就采用这种方式。全自动方式是一种更智能的模式，在这种模式下堆取料机能自动识别料堆、自动寻址定位、自动作业，操作人员在中控室中通过监视器观察整个料场的设备自动运行情况。德国的汉莎港和荷兰的鹿特丹港都采用这种方式。

课题研究的主要内容和方法，研究过程中的主要问题和解决办法：一、分析斗轮堆取料机履带行走机构的构成组件履带履带工作条件恶劣,必须具有足够的强度和刚度,耐磨性能要求良好,质量较轻以减少金属的消耗量,并减轻履带运转时的动载荷,履带和地面要有良好的附着性能,保证能发出足够的牵引力,还要考虑减少行驶及转向的阻力。驱动轮驱动齿的齿数一般选为奇数,这样驱动轮各齿轮流与节销啮合可增加使用寿命。在履带作业机械上,多数都是把驱动轮布置在后方,这样布置的优点是可以缩短履带驱动区段的长度,减少因驱动力造成履带销处的摩擦损失,有利于提高行走系统效率。驱动轮布置在前还是在后与传动系的布置有关。驱动轮中心高度应有利于降低重心(或车身)高度和增加履带接地长度,改善附着性能。因此驱动轮高度应尽量小。导向轮和张紧装置导向轮的前后位置根据驱动轮位置而定,通常布置在前面。引导轮中心离地高度应有利于降低重心。在设计时,应注意使导向轮前、后移动的调整范围超过履带节距的一半,当因履带磨损节距变长时,可取下1节履带板,仍能保持履带的张紧度。张紧装置的缓冲弹簧必须有一定的预压缩量,使履带中产生预张紧力,其作用是:前进时不因稍受外力即松弛而影响履带销和驱动轮齿的啮合,倒退时能保证产生足够的牵引力,确保履带销和驱动轮齿的正常啮合。支重轮支重轮的个数和布置应有利于使履带接地压力分布均匀。因此,在履带作业机械上均采用直径较小的多个支重轮,支重轮的个数随车辆功率(机重)的增加而增多。但是,对于高速运行的履带车辆,为减小滚动阻力,提高行走系统效率,通常采用大直径的支重轮,并取消托链轮。支重轮在导向轮和驱动轮间的布置应有利于增大履带接地长度,因此,最前一个支重轮应尽量靠近导向轮,最后一个支重轮应尽量靠近驱动轮。为了不和它们的运动发生干涉,最前一个支重轮的位置应保证当引导轮在缓冲弹簧达到最大变形时相互不发生干涉。最后一个支重轮轮缘外径与驱动轮齿顶圆之间应保留一定的间隙,以保证当悬架弹簧产生最大变形时不发生干涉,各支重轮之间距为均匀分布。托链轮托链轮主要用来限制上方区段履带的下垂量。因此,为了减少托链轮与履带间的摩擦损失,托链轮的数目不宜过多,每侧履带一般为1~2个。轴距在2m以下的一般采用1个,轴距在2m以上的一般采用2个。对于小型履带式作业机械来说,上方区段履带下垂量不大,可不装托链轮。课题研究所需的参考文献：[1]周文玉.数控加工技术基础[M].北京:中国轻工业出版社,1999.[2]朱晓春.数控技术[M].北京:机械工业出版社,2003.[3]张柱良.数