時(shí)宗宇 張棟生 鄒德濤

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

斗輪堆取料機(jī)作為一種連續(xù)、高效的散狀物料裝卸輸送機(jī)械，已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用到港口、電廠(chǎng)、鋼廠(chǎng)、礦山等行業(yè)中。而斗輪機(jī)構(gòu)是斗輪堆取料機(jī)的取料裝置，其設(shè)計(jì)質(zhì)量的高低直接影響到堆取料機(jī)的性能。在其設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮堆取料機(jī)的取料能力、物料特性、料場(chǎng)布置等要求。本文以計(jì)算斗輪的驅(qū)動(dòng)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(shí)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(guó)斗輪堆取料機(jī)斗輪機(jī)構(gòu)的選型提供理論依據(jù)。

1 斗輪堆取料機(jī)介紹

目前國(guó)內(nèi)斗輪堆取料機(jī)主要分為臂式斗輪堆取料機(jī)和橋式斗輪堆取料機(jī)兩種機(jī)型。臂式斗輪堆取料機(jī)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(jī)的基礎(chǔ)上發(fā)展和派生出來(lái)的。其主要由斗輪機(jī)構(gòu)、行走機(jī)構(gòu)、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、俯仰機(jī)構(gòu)等組成。臂式斗輪堆取料機(jī)在堆料時(shí)能夠向軌道兩側(cè)的條形料場(chǎng)自動(dòng)堆料，堆積的料堆應(yīng)滿(mǎn)足工藝要求，堆形規(guī)則、表面平整，便于堆取料機(jī)、取料機(jī)連續(xù)取料。在取料時(shí)能實(shí)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(jī)的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，其主要由斗輪機(jī)構(gòu)、行走機(jī)構(gòu)、料耙、膠帶機(jī)、小車(chē)、橋梁、司機(jī)室等。橋式混勻斗輪取料機(jī)機(jī)構(gòu)見(jiàn)圖如圖1所示。橋式斗輪混勻取料機(jī)適用于鋼鐵等行業(yè)原料場(chǎng)，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(diǎn)。

2 斗輪堆取料機(jī)斗輪機(jī)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(wú)格式兩種。有格式的斗輪是在每個(gè)料斗下面都設(shè)有一個(gè)扇形斜溜槽貯料斗，并在非卸料區(qū)設(shè)有固定不動(dòng)的側(cè)擋板，所以在卸料區(qū)進(jìn)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(wú)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(gè)圓弧形的擋料板，通過(guò)料斗和圓弧形擋料板形成封閉貯料區(qū)間，進(jìn)行正面卸料。一般情況下，由于在提升過(guò)程中無(wú)格式斗輪的圓弧擋料板和料斗中的物料存在相對(duì)滑動(dòng)，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(jī)以無(wú)格式較多。

2.2 斗輪的布置形式分析

斗輪裝置分為長(zhǎng)軸和短軸兩種布置形式，斗輪體和驅(qū)動(dòng)裝置位于皮帶兩側(cè)的為長(zhǎng)軸、位于同側(cè)的為短軸。當(dāng)采用長(zhǎng)軸布置形式時(shí)，斗輪裝置的重量平均分布于懸臂梁的兩側(cè)，其優(yōu)點(diǎn)是可以降低對(duì)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(dāng)采用短軸布置型式時(shí)，應(yīng)該考慮懸臂前部的平衡問(wèn)題，采取適當(dāng)?shù)姆椒p少斗輪重量偏心對(duì)懸臂梁的影響，如把懸臂設(shè)計(jì)成桁架結(jié)構(gòu)，或皮帶機(jī)按斜線(xiàn)布置使得斗輪位置盡量向懸臂中軸線(xiàn)靠近的等方法。

3 斗輪機(jī)構(gòu)的基本參數(shù)及初步計(jì)算

斗輪機(jī)構(gòu)布置在斗輪堆取料機(jī)前懸臂的頭部，為電機(jī)、減速機(jī)的驅(qū)動(dòng)方式，斗輪與驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)分居前懸臂兩側(cè)，中間通過(guò)斗輪軸聯(lián)接傳動(dòng)。

3.1 斗輪直徑參數(shù)的計(jì)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(duì)于煤k=0.505，對(duì)于礦石k=0.6。

3.2 斗輪機(jī)取料時(shí)的容積理論生產(chǎn)率計(jì)算

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

式中：q—單個(gè)斗子的斗容，m3；z—斗數(shù)；n—斗輪轉(zhuǎn)速，r/min。由式（2）也可計(jì)算出斗輪堆取料機(jī)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(yàn)值，對(duì)于煤k=0.4，對(duì)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(lái)選取的，斗輪最少為8個(gè)，當(dāng)斗輪直徑大于8m時(shí)，可適當(dāng)增加，但不超過(guò)12個(gè)。

3.4 斗容q（m3）

3.5 斗輪驅(qū)動(dòng)功率的計(jì)算LB

3.5.1 挖取功率

式中：Qm—單位時(shí)間物料，m3/h；k—挖取阻力系數(shù)，對(duì)于礦石k=20～30，對(duì)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(dòng)功率為：LB=LB1+LB2+ LB3。

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