李晨

摘 要：斗輪堆取料機(jī)是一種重要的生產(chǎn)設(shè)備，其生產(chǎn)能力直接影響社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，應(yīng)社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需求，近年來各料場的堆取料作業(yè)也隨著增加，為有效提升斗輪堆取料機(jī)的生產(chǎn)能力，使其滿堆取料作業(yè)的高吞吐量需求，就必須要對堆取料機(jī)進(jìn)行技術(shù)改造。

關(guān)鍵詞：斗輪堆取料機(jī)；生產(chǎn)能力提升；技術(shù)改造

中圖分類號：TH24 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）34-0145-02

Abstract： Bucket wheel stacker and reclaimer is an kind of important production equipment， with its production capacity directly affecting the social and economic development. In response to the needs of social and economic development， in recent years， the stacker and reclaimer operations in various stacks have also increased. In order to effectively improve the production capacity of bucket wheel stacker-reclaimer and meet the high throughput requirements of stacker-reclaimer， it is necessary to carry out technical transformation of the stacker-reclaimer.

Keywords： bucket wheel stacker and reclaimer； production capacity promotion； technical innovation

作業(yè)于不同料場的堆取料機(jī)規(guī)格型號不一，因此對其的技術(shù)改造也不能以偏概全，同一而論，下文以作業(yè)于某料場的DQ-5030斗輪堆取料機(jī)為例，從機(jī)構(gòu)改造、結(jié)構(gòu)改造兩個(gè)方面分析論述了一種斗輪堆取料機(jī)提升生產(chǎn)能力的技術(shù)改造方案，并在技術(shù)可行、經(jīng)濟(jì)滿足的情況下對其實(shí)施了具體的改造，有效提升了斗輪堆取料機(jī)的生產(chǎn)能力[1]。

1 改造方案概述

1.1 改造案例概述

DQ-5030斗輪堆取料機(jī)為一礦石碼頭堆場裝卸作業(yè)設(shè)備，堆料能力為2200t/h，取料能力為1200t/h，在該碼頭作業(yè)業(yè)務(wù)量急速上升的情況下，碼頭現(xiàn)有的斗輪堆取料機(jī)的生產(chǎn)能力已經(jīng)不能滿足碼頭發(fā)展的需求，只有將斗輪堆取料機(jī)的堆料能力與取料能力進(jìn)行優(yōu)化，才能有效滿足碼頭日益上升的生產(chǎn)需求。在權(quán)衡新型設(shè)備引進(jìn)與現(xiàn)有設(shè)備改造兩種優(yōu)化方案之后，一致認(rèn)為對現(xiàn)有斗輪堆取料機(jī)進(jìn)行技術(shù)改造，提升其的生產(chǎn)能力，既能省去購買新型設(shè)備的資金，又能避免現(xiàn)有設(shè)備的浪費(fèi)，是一種非常經(jīng)濟(jì)可行的方法，因此，相關(guān)技術(shù)人員從設(shè)備的機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)能力等各方面分析，設(shè)計(jì)出了一套安全可靠的技術(shù)改造方案，以期提升斗輪堆取料機(jī)的生產(chǎn)能力[2]。具體的技術(shù)改造方案如下。

1.2 技術(shù)改造方案設(shè)計(jì)

DQ-5030斗輪堆取料機(jī)是一長期作業(yè)于礦石碼頭堆場的設(shè)備，改造前DQ-5030斗輪堆取料機(jī)的主要性能如下：堆料能力為2200t/h，取料能力為1200t/h，斗輪直徑為5.6m，斗數(shù)為8個(gè)，斗容為0.186m3，斗輪轉(zhuǎn)速為5.6r/min，皮帶機(jī)帶寬為1400mm，皮帶機(jī)轉(zhuǎn)速為2.2m/s。根據(jù)斗輪堆取料機(jī)的上述性能以及實(shí)際的生產(chǎn)能力，計(jì)劃分別從堆料能力以及取料能力兩個(gè)方面設(shè)計(jì)改造方案[3]。

1.2.1 取料能力提升改造

斗輪堆取料機(jī)的實(shí)際取料取決于堆取料機(jī)的斗輪機(jī)構(gòu)，即斗輪的數(shù)量與斗輪的轉(zhuǎn)速，因此在設(shè)計(jì)斗輪堆取料機(jī)的斗輪機(jī)構(gòu)時(shí)，將改造的重點(diǎn)放在了斗輪的數(shù)量以及斗輪的轉(zhuǎn)速方面，通過增加斗輪數(shù)量、提升斗輪轉(zhuǎn)速、增大斗輪容量的方式來提升斗輪的取料能力[4]。在利用斗輪堆取料機(jī)的斗輪取料能力計(jì)算公式進(jìn)行計(jì)算后，證明了該改造方案的合理性，即能通過提升斗輪堆取料機(jī)機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)速的方式來提升其的取料能力。

1.2.2 堆料能力提升改造

斗輪堆取料機(jī)的堆料能力在很大程度上取決于堆料機(jī)懸臂皮帶機(jī)的輸送能力，而設(shè)備懸臂皮帶機(jī)的輸送能力又由帶寬以及帶速所決定，因此在斗輪堆取料機(jī)堆料能力的提升改造方面，應(yīng)將改造的重點(diǎn)放在懸臂皮帶機(jī)的帶寬以及帶速方面[5]。但是在設(shè)計(jì)帶寬的改造方案時(shí)我們發(fā)現(xiàn)，帶寬涉及滾筒、托輥組、驅(qū)動(dòng)裝置、皮帶等多個(gè)構(gòu)件，如果要改變帶寬，就需要對上述構(gòu)件進(jìn)行全部更換，因此改造工作量大，經(jīng)濟(jì)成本高，且?guī)挼募訉捯矔?dǎo)致斗輪堆取料機(jī)前臂架上的懸臂皮帶機(jī)布置空間不足等問題出現(xiàn)，因而該種改造方案并不是最經(jīng)濟(jì)合理的改造方案，由此可見，只有通過提升帶速的方式來有效提高斗輪堆取料機(jī)的堆料能力。在利用斗輪堆取料機(jī)的斗輪堆料能力計(jì)算公式公式進(jìn)行計(jì)算后，證明了該改造方案的合理性，即能通過提升斗輪堆取料機(jī)懸臂皮帶機(jī)帶速的方式來提升其的堆料能力。

2 機(jī)構(gòu)改造方案實(shí)施

2.1 斗輪機(jī)構(gòu)改造

原有DQ-5030斗輪堆取料機(jī)的斗輪轉(zhuǎn)速為5.6r/min，為有效提升斗輪堆取料機(jī)的取料能力，就需要適當(dāng)提升斗輪堆取料機(jī)的斗輪轉(zhuǎn)速，斗輪轉(zhuǎn)速提升后，設(shè)備驅(qū)動(dòng)電機(jī)的輸出功率也會相應(yīng)增大，為確保斗輪堆取料機(jī)能正常運(yùn)行，就需要重新校驗(yàn)核對原有斗輪驅(qū)動(dòng)電機(jī)功率表，重新判斷其是否滿足提速后的斗輪運(yùn)行需求[6]。在進(jìn)行核對時(shí)，需要根據(jù)設(shè)備的型號、功率參數(shù)、斗輪挖掘阻力等信息，利用專門的功率計(jì)算公式就現(xiàn)有電機(jī)功率進(jìn)行計(jì)算，經(jīng)計(jì)算得知提速后的斗輪驅(qū)動(dòng)電機(jī)功率為55kW，而現(xiàn)有斗輪驅(qū)動(dòng)電機(jī)功率為75kW，因此滿足斗輪運(yùn)行需求，不需要更換新的動(dòng)力裝置，僅僅需要將原有減速器的減速比做適當(dāng)?shù)脑黾?，就可滿足斗輪機(jī)轉(zhuǎn)速提升的需求。但是要想全面保證斗輪機(jī)作業(yè)效率，避免提速后的斗輪堆取料機(jī)在作業(yè)過程中發(fā)生運(yùn)行故障，就需要對斗輪堆取料機(jī)中斗輪機(jī)的聯(lián)軸器、制動(dòng)器等逐一校對核驗(yàn)，確保萬無一失后再將提速后的斗輪機(jī)投入使用。

2.2 懸臂皮帶機(jī)改造

原有DQ-5030斗輪堆取料機(jī)的皮帶機(jī)帶速為2.2m/s，為有效提升斗輪堆取料機(jī)的取料能力，就需要適當(dāng)提升斗輪堆取料機(jī)的皮帶帶速，將原有皮帶機(jī)的帶速由2.2m/s增加到3.25m/s，懸臂皮帶機(jī)帶速提升后，電機(jī)的功率也會發(fā)生相應(yīng)的變化，因此仍舊根據(jù)設(shè)備的型號、功率參數(shù)、懸臂皮帶機(jī)皮帶運(yùn)轉(zhuǎn)阻力等信息，利用專門的功率計(jì)算公式就現(xiàn)有電機(jī)功率進(jìn)行計(jì)算，經(jīng)計(jì)算得出，需要將斗輪堆取料機(jī)的電機(jī)功率由原來的90kW增加到132kW，才能滿足懸臂皮帶機(jī)的運(yùn)行要求，因此需要將發(fā)電機(jī)進(jìn)行更換，同時(shí)也將與之相關(guān)的制動(dòng)器、減速器、驅(qū)動(dòng)滾筒軸承等做相應(yīng)更換，使其滿足增速后的皮帶機(jī)的運(yùn)行要求。同時(shí)將皮帶機(jī)皮帶的大小與厚度也做適當(dāng)?shù)募哟?、加厚調(diào)整，加大加厚后的皮帶強(qiáng)度更強(qiáng)，使用時(shí)間也會更長。最后將懸臂皮帶機(jī)系統(tǒng)的垂直拉緊裝置的配重也做相應(yīng)的增加。

3 結(jié)構(gòu)改造方案實(shí)施

對斗輪堆取料機(jī)進(jìn)行機(jī)構(gòu)改造后，堆取料機(jī)的結(jié)構(gòu)會發(fā)生相應(yīng)變化，譬如改造堆取料機(jī)的懸臂皮帶機(jī)上的物料以及相關(guān)結(jié)構(gòu)會導(dǎo)致斗輪堆取料機(jī)前臂架的質(zhì)量會有一個(gè)顯著的提升，而在前臂結(jié)構(gòu)整體質(zhì)量增加的同時(shí)，懸臂皮帶機(jī)張力、斗輪挖掘阻力以及側(cè)向阻力都會有一個(gè)明顯的改變，在此情況下，若不對斗輪堆取料機(jī)的穩(wěn)定性、剛度以及強(qiáng)度等各項(xiàng)性能指標(biāo)重新校驗(yàn)審核，保證各指標(biāo)正常無誤，就會給斗輪堆取料機(jī)的運(yùn)行埋下安全隱患，增強(qiáng)其故障發(fā)生概率[7]。因此在完成斗輪堆取料機(jī)的機(jī)構(gòu)提升改造后，對其的性能檢驗(yàn)必不可少，使用有限元分析軟件ANSYS建立一個(gè)虛擬斗輪堆取料機(jī)的計(jì)算模型，在此模型上按照相關(guān)設(shè)備操作規(guī)范與計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)施加各種荷載組合進(jìn)行有限元的分析計(jì)算，根據(jù)計(jì)算結(jié)構(gòu)分析斗輪堆取料機(jī)的各項(xiàng)性能是否滿足提升改造后的設(shè)備的運(yùn)行要求。但是在利用有限元分析軟件ANSYS進(jìn)行模擬計(jì)算時(shí)，需要綜合考慮斗輪堆取料機(jī)堆料、取料時(shí)各結(jié)構(gòu)承受的荷載問題，經(jīng)過分析我們發(fā)現(xiàn)斗輪堆取料機(jī)在取料時(shí)結(jié)構(gòu)承受荷載更大，因此在計(jì)算時(shí)應(yīng)將計(jì)算的重點(diǎn)放在斗輪堆取料機(jī)的取料方面。在完成計(jì)算后對斗輪堆取料機(jī)進(jìn)行應(yīng)力分布分析，經(jīng)分析后發(fā)現(xiàn)經(jīng)過機(jī)構(gòu)提升改造后的斗輪堆取料機(jī)還存在以下問題：（1）斗輪堆取料機(jī)的接地力以及工作工況下最小腿壓均不符合作業(yè)要求，尤其是工作工況下的最小腿壓占設(shè)備總重的10%不到，穩(wěn)定性欠缺；（2）應(yīng)力分布不均勻，局部應(yīng)力超過許用應(yīng)力強(qiáng)度且前臂架靠近斗輪機(jī)主腹桿應(yīng)力集中最為明顯。由此可見，斗輪堆取料機(jī)還不能滿足投入使用的要求，必須對其的結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造，改造措施及如下：（1）加強(qiáng)平衡架的結(jié)構(gòu)，在原有基礎(chǔ)上增加相應(yīng)的配重，有效提升設(shè)備整體的穩(wěn)定性同時(shí)降低應(yīng)力。（2）在前臂架應(yīng)力集中明顯的部位增加斜撐桿，有效改善力的分布與傳遞；（3）增加支撐、圈梁、肋板等加固對門座架。在完成上述的改造后，再對斗輪堆取料機(jī)的各項(xiàng)性能進(jìn)行檢驗(yàn)，檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在經(jīng)過結(jié)構(gòu)改造后，斗輪堆取料機(jī)的強(qiáng)度、剛度以及穩(wěn)定性均符合要求。

4 結(jié)束語

綜上所述，對斗輪堆取料機(jī)進(jìn)行技術(shù)改造，有效提升斗輪堆取料機(jī)的生產(chǎn)能力，使其滿堆取料作業(yè)的高吞吐量需求，是推動(dòng)社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要舉措。因此，相關(guān)技術(shù)人員應(yīng)通過不斷的學(xué)習(xí)，熟練操作斗輪堆取料機(jī)，有效改造斗輪堆取料機(jī)，將斗輪堆取料機(jī)的作用充分發(fā)揮出來。

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