臂式斗輪堆取料機斗輪機構功率計算

杜榮權 倪森林 張棟生

（北方重工集團有限公司裝卸所，遼寧 沈陽 110027）

1 斗輪機構簡介

斗輪機構：是取料的工作機構，包括斗輪及其驅動裝置。斗輪分無格式、半格式和有格式3種。無格式斗輪的鏟斗沒有斗底，在非卸料區內用固定在臂架上的圓弧擋板堵住斗中散料，散料在圓弧擋板上滑移。在卸料區內沒有圓弧擋板而有一個固定的斜溜槽。當鏟斗隨輪體旋轉至卸料區時，斗中物料在自重作用下經斜溜槽滑到帶式輸送機上。它的卸料區間大，因而斗輪轉速較高，可提高作業能力，能卸較粘物料。半格式斗輪的結構與無格式相似，只是將斗壁向斗輪中心延伸一段，使圓弧擋板與輪體之間的距離加大，以減少在圓弧擋板與輪體間發生卡料的可能性。有格式斗輪的每個鏟斗的斗底是一個扇形斜溜槽，在非卸料區卻有固定不動的側擋板。當鏟斗隨輪體旋轉至一定高度后，斗中散料開始沿扇形斜溜槽向斗輪中心滑動，鏟斗到達卸料區后，由于沒有側擋板阻擋，散料經斜溜槽、卸料板滑到帶式輸送機上。有格式斗輪卸料慢，需較大的斗輪直徑，但不會產生卡料現象，適用于堅硬物料。三種斗輪中以無格式應用最多。斗輪的傳動方式有機械與液壓兩種。

本文以新疆國泰項目DQL1050/1500.30臂式斗輪堆取料機為例，其取料能力為1050t/h，要求的最大取料能力為1200t/h，堆料能力為1500t/h，最大堆料能力1800t/h，物料為煤。下面我們就對該設備斗輪機構的相關計算

2 斗輪驅動功率的計算

（1）相關參數的確定

①已知參數取料能力：

Q理=1050t/h（max1200t/h）

物料密度：ρ=0.85t/m3

斗輪直徑：D=Φ6100mm

斗輪轉速：n=6.6rpm

②相關參數確定

斗數的確定：z=6+0.08（Q理/ρ）1/2

斗容的確定：q= Q理/（60×z×n×ρ）解得q=0.4m3，取q=0.45m3

斗輪直徑的確定：D=5.5+2.3×q-0.3/q解得D=5.9m，取D=6.1m。

（2）斗輪功率的計算

斗輪的功率的計算公式為：

其中，P-斗輪驅動功率；

P挖-斗輪挖掘物料消耗的功率；

P提-提升物料消耗的功率；

P摩-各部分摩擦力消耗的功率。

①斗輪挖掘物料所消耗的功率的計算式比較復雜的，一般式通過下面的一個經驗公式進行計算的：

式中：k-挖掘阻力系數；

Qm-取料容積能力，Qm=Q理/ρ=1411.8 m3/h。

挖掘阻力系數k，在GB/T14695-93《臂式斗輪堆取料機型式及基本參數》第2、4條中規定，以煤為代表的線切割阻力取100N~130N/cm ，重物料以礦石為代表，線切割阻力取200~250N/cm 但此標準并未寫明焦碳之切割阻力，現我們參照煤的切割阻力取煤切割阻力的中間值，即

K=115N/cm=11.5kg/cm如此得到斗輪挖掘功率：

②斗輪提升物料消耗的功率的求解，其計算公式為：

式中：G為重力系數，取G=10η，取η=0.9則解得P提=15kW

③斗輪的摩擦消耗功率的計算，一般采用以下的經驗公式：

P摩=0.15（P挖+P提）代入解得：P摩=7.5kW

將計算結果代入斗輪輸出功率計算公式中得：P=P挖+P提+P摩=34+15+7.5=56.5kW

對于電機的選取，我們要在所求的軸功率的基礎上，按1.3倍的儲備系數來

計算，即P電=1.3P=1.3×56.5=73.45kW，則可以選取的電機功率為P電=75kW

3 斗輪挖掘力的計算

前面我們已經計算出斗輪的軸功率，其中就包括斗輪挖掘物料所消耗的一部分功率，所以我們就可以用以下的計算步驟求解斗輪的挖掘力。

首先，計算出挖掘力矩：

因為挖掘功率

則相應的挖掘力矩

而挖掘力F挖于挖掘力矩M挖之間的關系式如下：M挖=F挖×D/2。

所以可以求得挖掘力：

F挖=2M挖/D=44277×2/6.1=14517N

結語

綜上所述，本文講解了臂式斗輪堆取料機斗輪機構功率的計算方法，以上的計算并沒有考慮到不同的工況、特殊的工作環境，如果在高氣壓環境工作，則要考慮使用高原電機，如果在高溫環境工作則要考慮電機、減速機及其他設備的耐熱等。然而實際運行過程中，設備并非長期工作在最不利工況下工作，所以電動機不用提檔選型。根據長期的實踐驗證本文計算及各種系數的選取是可行的，對工程上的實際應用有一定的參考價值。

[1]臂式斗輪堆取料機型式和基本參數[M].北京：中國標準出版社，2011.

[2]機械行業標準.斗輪堆取料機術語[M].北京：機械工業出版社 ，2008.

[3]左燕民，等.懸臂斗輪堆取料機斗輪轉速和臂架轉速的確定[M]. 電站系統工程，2011.