悬臂式斗轮取料机的取料探讨

唐堂

摘 要：结合对悬臂式斗轮取料机取料方式的描述，对其计算公式在真实运用过程中的合理性探讨和分析。

关键字：斗轮机；取料方式；初始角；进给量；切削宽度；切削体积

中图分类号：TH2 文献标识码：A

悬臂式斗轮取料机（下文中简称斗轮机）简介：

悬臂式斗轮取料机是从上世纪初期开始由采矿用斗轮挖掘机演变而来的。斗轮机为连续散状物料堆取料设备广泛使用于港口码头、矿山、火力发电厂、各型钢铁厂、城市焦化煤气厂及其它工业部门贮料场，是堆取散状物料的现代化机械设备之一。它与卸船机（堆料机）和料场地面胶带输送机组成机械化贮料系统，使料场物料的堆放和收取作业完全实现机械化与自动化。

1 取料方式

斗轮机取料大多采用由上至下分层回转取料的方式，取完一层物料后变幅机构将斗轮下降一个距离进行下一层物料的切取。斗轮下降距离设计时一般等于半个斗轮半径R（在国内及多数国家的计算惯例）。斗轮在料堆的某一层上取料时，其取料运动程序：操作者将斗轮调整到所取物料层，主机前行一个进给量t，根据料堆情况选好取料初始角φi，臂架回转速度一般按1/cosΦ的函数规律变化由φi向右旋转至60°；回转停止，主机再前行一个进给量t，臂架回转速度仍按1/cosΦ的函数变化由60°向左旋转至φi； 然后按以上描述的动作往返运动，直至取完这一料层能取到的物料。

斗轮机在取料时斗轮绕斗轮轴自转，并随着臂架作往复回转公转运动，斗子方可以连续的切取物料，由此运动特性可知斗子上的任一点在取料时其运动轨迹为空间的螺旋线。

2 斗轮取料机时前臂架回转角度的分析

2.1斗轮机回转取料初始角分析

φi是斗轮开始取料时前臂架应回转的角度，令其为前臂架回转“初始角”。

在料场设计中考虑到轨道布置、设备维修、安装、人员活动等原因，堆场离轨道有一定的距离的才有物料，因此斗轮取料时初始角φi>0°。

由于物料堆积按不同物料的静安息角而形成斜面，故在取不同层次的物料时初始角φi也是变化的。设：取第一层（最上层）物料时的初始角为φ1，取第二层物料时的初始角为φ2……。

2.2斗轮机回转终止角分析

设前臂架回转取料的终止角为φi′。在设计斗轮机回转取料时，各个设计单位一般将终止角令设φi′=60°，当斗轮臂架回转角度Φ>60°时回转速度依然按60°匀速运动不作变化。原因有以下二点：

首先，若前臂架以匀速回转，当回转角度φ=60°时，因为斗子tφ的不断减小所取物料的切削体积也减少，取料生产率随之减少。为了保证斗轮取料生产率不变，故设计时前臂架回转角度一般控制在60°之内按变速取料设计，当臂架回转角度Φ>60°时回转速度依然按cos60°的速度设计。

其次，前臂架以变速度回转时，设前臂架回转在Φ0=0°时，斗唇的处速度为v0前臂架以变速回转时斗唇的线速度为v变。

2.3对切削厚度tφ=t·cosφ的实用性的讨论

设前臂架回转中心至斗唇半径为R1，（见图1）

经过实际设备代值运算：（2）式与（1）式所得结果其值非常接近。当φ=0到60°时，用（1）式计算的值比用（2）式所算的值相差最大只有0.19%，所以用tφ= tcosφ公式进行斗轮取料计算时能满足设计的要求。

3 讨论一个斗子所切取的切削体积和前臂架回转一次所切取的切削体积的计算

3.1一个斗子所切取的切削体积的计算（见图2）。

R·Tm

4.1由以上公式分析得出以下结论

4.1.1从公式（8）可以知道在不同层次取料时前臂架回转一次所切取的切削体积是不相等的，随着初始角φi的增大而减小，同时在不同层次取料时R1也会变化。所以计算斗轮机取料理论生存率时应首先求出在不同层次前臂架回转一次所取切削的平均切削体积。

4.1.2从公式（9）可知在不同层次取料时每个斗子所切取的平均切削体积也是不同的，只有在前臂架回转一次时切取的切削体积，是在各层切取切削的平均切削体积是所求得的单个斗子切削平均体积，才是计算理论取料生产率时斗子切取切削的真实体积。

参考文献

[1]邵明亮，于国飞，耿华.斗轮堆取料机 [M] 北京： 化学工业出版社，2007（01），26-37.