斗輪堆取料機斗輪機構(gòu)分析

時宗宇 張棟生 鄒德濤

（1.北方重工集團有限公司工程成套分公司，遼寧 沈陽 110141；2.北方重工裝卸設(shè)備分公司設(shè)計所，遼寧 沈陽 110141；3.北方重工水泥設(shè)備分公司，遼寧 沈陽 110141）

斗輪堆取料機作為一種連續(xù)、高效的散狀物料裝卸輸送機械，已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用到港口、電廠、鋼廠、礦山等行業(yè)中。而斗輪機構(gòu)是斗輪堆取料機的取料裝置，其設(shè)計質(zhì)量的高低直接影響到堆取料機的性能。在其設(shè)計中應(yīng)考慮堆取料機的取料能力、物料特性、料場布置等要求。本文以計算斗輪的驅(qū)動功率、轉(zhuǎn)速以及斗輪的直徑、斗數(shù)和斗容為主要內(nèi)容，同時也探討了怎樣合理地選擇斗輪的結(jié)構(gòu)形式，旨在為我國斗輪堆取料機斗輪機構(gòu)的選型提供理論依據(jù)。

1 斗輪堆取料機介紹

目前國內(nèi)斗輪堆取料機主要分為臂式斗輪堆取料機和橋式斗輪堆取料機兩種機型。臂式斗輪堆取料機是一種連續(xù)的、高效的散料裝卸設(shè)備，它是在斗輪挖掘機的基礎(chǔ)上發(fā)展和派生出來的。其主要由斗輪機構(gòu)、行走機構(gòu)、回轉(zhuǎn)機構(gòu)、俯仰機構(gòu)等組成。臂式斗輪堆取料機在堆料時能夠向軌道兩側(cè)的條形料場自動堆料，堆積的料堆應(yīng)滿足工藝要求，堆形規(guī)則、表面平整，便于堆取料機、取料機連續(xù)取料。在取料時能實現(xiàn)定量取料，取料輸出料流均勻連續(xù)。橋式混勻斗輪取料機的結(jié)構(gòu)比較復雜，其主要由斗輪機構(gòu)、行走機構(gòu)、料耙、膠帶機、小車、橋梁、司機室等。橋式混勻斗輪取料機機構(gòu)見圖如圖1所示。橋式斗輪混勻取料機適用于鋼鐵等行業(yè)原料場，完成煤、精礦及粉礦等散狀物料的混勻取料作業(yè)的工藝要求。具有混勻效果好、取料能力大、生產(chǎn)效率高的特點。

2 斗輪堆取料機斗輪機構(gòu)的概述

2.1 斗輪的結(jié)構(gòu)型式分析

斗輪分有格式和無格式兩種。有格式的斗輪是在每個料斗下面都設(shè)有一個扇形斜溜槽貯料斗，并在非卸料區(qū)設(shè)有固定不動的側(cè)擋板，所以在卸料區(qū)進行側(cè)面卸料。由于有格式斗輪卸料性能較差、效率低，所以他不適合用于粉礦占據(jù)比重較大的物料。無格式斗輪料斗是不設(shè)斗底的，而是在取料區(qū)域設(shè)置一個圓弧形的擋料板，通過料斗和圓弧形擋料板形成封閉貯料區(qū)間，進行正面卸料。一般情況下，由于在提升過程中無格式斗輪的圓弧擋料板和料斗中的物料存在相對滑動，容易出現(xiàn)卡料現(xiàn)像，所以它不適合用于挖取硬度大的塊狀物料。現(xiàn)在應(yīng)用的斗輪堆取料機以無格式較多。

2.2 斗輪的布置形式分析

斗輪裝置分為長軸和短軸兩種布置形式，斗輪體和驅(qū)動裝置位于皮帶兩側(cè)的為長軸、位于同側(cè)的為短軸。當采用長軸布置形式時，斗輪裝置的重量平均分布于懸臂梁的兩側(cè)，其優(yōu)點是可以降低對懸臂梁的扭轉(zhuǎn)剛度要求，但弊端卸料槽的卸料空間也相應(yīng)的減少，不便于斗輪軸的更換和維修。當采用短軸布置型式時，應(yīng)該考慮懸臂前部的平衡問題，采取適當?shù)姆椒p少斗輪重量偏心對懸臂梁的影響，如把懸臂設(shè)計成桁架結(jié)構(gòu)，或皮帶機按斜線布置使得斗輪位置盡量向懸臂中軸線靠近的等方法。

3 斗輪機構(gòu)的基本參數(shù)及初步計算

斗輪機構(gòu)布置在斗輪堆取料機前懸臂的頭部，為電機、減速機的驅(qū)動方式，斗輪與驅(qū)動機構(gòu)分居前懸臂兩側(cè)，中間通過斗輪軸聯(lián)接傳動。

3.1 斗輪直徑參數(shù)的計算

式中：D—斗輪直徑，m；Q—自由挖掘能力（額定能力），t/h；γ—物料的堆積密度（bulk density），t/m3；k—系數(shù)，對于煤k=0.505，對于礦石k=0.6。

3.2 斗輪機取料時的容積理論生產(chǎn)率計算

如果斗輪的斗數(shù)、斗容和斗輪轉(zhuǎn)速確定后，可以計算斗輪機取料時的容積理論生產(chǎn)率QV：

式中：q—單個斗子的斗容，m3；z—斗數(shù)；n—斗輪轉(zhuǎn)速，r/min。由式（2）也可計算出斗輪堆取料機的最大取料能力Q：Q=60 zqnρ（t/h）。

3.3 確定斗輪轉(zhuǎn)速

式中：n—斗輪轉(zhuǎn)速，rpm；g—斗重力加速度，g=9.8kg/s2；k—斗系數(shù)，經(jīng)驗值，對于煤k=0.4，對于礦石k=0.32。確定斗數(shù)斗數(shù)Z的選取是根據(jù)斗輪直徑和布置空間來選取的，斗輪最少為8個，當斗輪直徑大于8m時，可適當增加，但不超過12個。

3.4 斗容q（m3）

3.5 斗輪驅(qū)動功率的計算LB

3.5.1 挖取功率

式中：Qm—單位時間物料，m3/h；k—挖取阻力系數(shù)，對于礦石k=20～30，對于煤k=10～15；η—摩擦效率，η=0.85；c—系數(shù)，按表1選取。

表1 根據(jù)料堆層高與斗輪直徑比選擇系數(shù)

其中H為料堆層高（m）。

2.2.2 提升功率LB2

2.2.3 摩擦功率LB3

式中：Mu—摩擦系數(shù)，Mu=0.2；故斗輪驅(qū)動功率為：LB=LB1+LB2+ LB3。

[1]耿華.斗輪堆取料機工作裝置動態(tài)特性研究[D].吉林大學，2007.