斗輪堆取料機工作裝置性能探討

洪　波

（中煤科工集團武漢設計研究院有限公司，湖北武漢 430064）

斗輪堆取料機工作裝置性能探討

洪波

（中煤科工集團武漢設計研究院有限公司，湖北武漢 430064）

目前，在世界范圍內，均有著大量的散料等待著處理，這些散料主要來自于礦山、交通、電力與剪裁等領域，斗輪堆取料機對其處理有著較高的效率，因此，其應用范圍不斷擴大，并且也得到了更為廣泛的關注與研究。本文首先對斗輪堆取料機的發展及其特點進行了分析，并指出了其工作裝置的意義，重點探討了斗輪堆取料機工作裝置性能。

斗輪堆取料機 工作裝置 性能

隨著世界經濟的迅猛發展，散料的數量也在逐年增多，為了實現對其高效的處理，斗輪堆取料機自應用開始，便得到了廣泛的研究，目前，它是世界最大的散料堆取設備，滿足了不同行業的散料堆取需求。為了實現對其全面的了解，本文對其工作裝置性能展開了研究，旨在促進斗輪機工作裝置的日益完善。

1　斗輪堆取料機的概況

1.1斗輪堆取料機的發展

它是由斗輪挖掘機發展而形成的，雖然二者在結構方面具有相似性，但在挖掘能力方面具有明顯的差異。它主要是對散料物料進行處理，其工作具有較高的效率，主要是由于它能夠連續作業，當前，在國內外均有著較為廣泛的使用。在國內，斗輪堆取料機的應用時間較短，最早應用的領域為碼頭與鋼廠。

1.2斗輪堆取料機的特點

其一，高效性。它主要運用了帶式輸送機，滿足了散料的裝卸需求，同時其作業具有連續性，因此，工作效率較高。

其二，經濟性。它對能耗的需求較小，使用的成本偏低，同時運行具有穩定性，再者其帶式輸送機的阻力較小，因此，功率消耗偏低［1］。

其三，簡單性。它的自動化特征十分顯著，在簡單的操作基礎上，人員的勞動強度有所降低，同時，工程的施工時間也較短，因此，利于投資成本的控制。

2　斗輪堆取料機工作裝置的意義

現階段，關于斗輪堆取料機工作裝置的研究相對較少，本文對其工作裝置性能進行了深入的研究，通過對其靜力學的研究，利于斗輪堆取料機工作裝置的設計優化。在工作裝置參數及作業工藝參數的設計得到優化時，其參數能夠滿足剛度與強度的要求，進而斗輪機的重量與單位功耗等均將有所減少［2］。

3　斗輪堆取料機工作裝置的性能

3.1裝置參數的確定

斗輪堆取料機工作參數的研究十分重要，此后，能夠為斗輪機工作裝置的優化設備與靜力學研究奠定堅實的基礎。

裝置參數的確定主要體現在以下幾方面:斗輪受力、鏟斗切削速度、斗輪回轉速度與卸斗次數等。

斗輪受力具體內容有圓周力與側向力，圓周力還分為提升力、摩擦力與挖掘力。斗輪機的挖掘力計算主要是利用斗輪驅動電機的功率從而實現的，在此功率與提升功率進行相減，二者的差值便是挖掘力。

鏟斗切削速度也可以稱之為挖掘速度、切削速度，它主要是指鏟斗的圓周速度，此速度與取料能力有著直接的聯系，其速度越高，則表示鏟斗切削物料的頻率越高，進而其工作效率也越高。現階段，鏟斗對于物料的卸載主要是借助重力從而實現，通常情況下是側面卸料。在其工作過程中，圓周速度會發揮一定的作用，離心力也隨之產生，離心力對卸載物料的重力有一定的削弱作用，一旦離心力、重力二者處于等值、方向相反時，物料的卸載則不能實現，此時的圓周速度可以稱之為臨界切割速度。當臨界切割速度大于切割速度時，則可以進行正常的卸料。

斗輪回轉速度的計算主要是依據斗輪直徑實現的。

斗輪堆取料機擁有兩種俯仰結構，分別為整體式與非整體式，前者是指俯仰機構在運動過程中，設備的各個部位將圍繞一個軸進行轉動，本文的研究對象為整體式俯仰機構。俯仰機構的形式也分為兩種，一種為機械式、另一種為液壓式，本文研究的對象為液壓缸俯仰，此形式的應用十分廣泛，主要是由于他具有一系列的優點，如:較小的體積、少量的維修、簡單的結構與可靠性、安全性、穩定性等。本文研究的斗輪機所采用的機構為液壓式。

3.2裝置參數的優化

斗輪堆取料機工作裝置的參數主要有斗輪半徑、鏟斗容積、鏟斗數、斗輪切割速度、斗臂回轉速度、取料斗數。為了提高設計的水平，實現優化設計，要保證參數的準確性與可靠性，與此同時，參數也要符合強度、結構布置、功耗、剛度及重量的需求。

在取料時，要保證其工作的連續性，同時鏟斗的物料要保證其處在裝滿的狀態，從而保證了取料的等量，在此基礎上，要對作業工藝參數進行優化。在工作裝置中，作業工藝參數扮演著重要的角色，主要是由于它與工作效率有著直接的關系，同時對于相關的功率也有一定的影響。作業工藝參數處在最佳值時，是指它滿足了工作效率的需求，同時其功耗也處在最小值、工作裝置的重量加權平均值也呈最小值。

作業工藝參與主要包括最大切片厚度、寬度與高度等。對于不同的工作裝置結構來說，其對作業工藝參數的要求也有所不同，唯有具有了針對性的工藝參數，才能夠促進機械工作效率的提升。同時，不同的作業工藝參數對工作裝置結構參數的要求也具有針對性。

通過優化目標函數及約束條件的確定，再利用優化程序對進行進行優化，則實現了對工作裝置參數的優化設計。在優化后，斗輪的容積得到了增大，直徑得到了增加，進而其切削速度也有所提高，最終斗輪機的整體工作效率也得到了相應的提高。

3.3裝置力學特性

斗輪機俯仰鋼結構是斗輪機的重要組成部分，屬于承載結構件，在取料作業時，該結構要保持較強的靈活性才能夠滿足實際作業的需求。鋼結構的重量直接關系著整機的穩定性，因此，為了保證整機經濟性、穩定性與安全性的提高，要逐漸減少鋼結構的重量。在此基礎上，本文對其裝置的力學特性進行了研究，旨在優化鋼結構的設計。

在具體的力學分析中體現在兩方面，分別為立柱、骨架，同時對其強度可靠性也進行了設計［3］。

4　結語

綜上所述，在社會經濟日益發展的背景下，斗輪堆取料機的應用也逐漸廣泛，其發展也具有了較高的速度，相信隨著研究的日益深入，我國斗輪堆取料機的能力也得到了顯著的提高。

［1］童正南，王開和.小型直卸式斗輪堆取料機工作裝置結構的優化設計［J］.天津輕工業學院學報，2012，02：61-70.

［2］李克，吳建南，全培濤.斗輪堆取料機工作裝置優化數學模型的確定［J］.水運工程，2011，11：22-26.

［3］李毅民，王英潔.臂式斗輪堆取料機俯仰液壓系統功能分析［J］.起重運輸機械，2012，10：39-44.

洪波（1982.8—），男，漢族，江蘇邳州人，2005年畢業于華北電力大學，機械設計及其自動化專業。2005年就職于中煤科工集團武漢設計研究院有限公司，中級工程師，研究方向：煤礦機械。