斗轮堆取料机工作装置性能的研究

苏 杰

（哈尔滨博强机器人技术有限公司，黑龙江 哈尔滨150000)

斗轮堆取料机是在斗轮挖掘机的基础之上慢慢发展起来的，是斗轮挖掘机发展过程中，伴随着技术的不断成熟派生出来的一个分支，毋庸置疑，斗轮堆取料机的参数设计以及结构设计借鉴了斗轮挖掘机的设计经验。国外许多著名的斗轮挖掘机生产厂也都在生产斗轮堆取料机，如德国的曼——塔克拉夫公司以及奥地利钢铁联合公司(简称:奥钢联)等。

1 斗轮堆取料机在国内的发展历程

跟国外相比较，我国斗轮堆取料机的应用起步比较晚，最早的斗轮堆取料机设计可以追溯到1966年。当时那个年代国内部分钢厂以及码头急需使用斗轮堆取料机设备。为满足当时的社会要求，科研工作人员开发了我国第一代的斗轮堆取料机。这标志着我国已经具备了制造大型散料输送机械的能力。进入20世纪80年代，伴随着电力工业和钢铁工业的快速发展，斗轮堆取料机的发展事业也得到了迅速的发展，并且在电力部门的使用数量有了很大的提高，同时在港口上的使用量日益剧增。20世纪90年代，国内斗轮堆取料机的事业向着数量更多，应用更广泛的方向发展。在钢铁企业、电力企业以及各大港口都可以看到斗轮堆取料机的应用场景。尤其在港口，人们已经把斗轮堆取料机当作了一种港口机械使用了。在斗轮堆取料机的出口方面，国内的产品还比较少，大多数出口的产品是和某些成套项目共同出口到其他国家。其次是和国外的某些公司联合制造，目的是为了斗轮堆取料机制造焊接件和机械加工件出口。产品的出口和技术的引进在一定程度上，大大缩小了国产设备和国外设备的差距，使国内本行业的产品在质量上有了很大的提高。目前国内的产品质量基本可以满足国内用户的需求。国内生产的第一台用于高寒地区的斗轮堆取料机是DQL1600/1600·35机型，如今正运行于内蒙古地区的霍林河矿区。国内已经开展了斗轮堆取料机自动化控制方面的研究，已经有能力生产带有半自动微机程控系统的机型，并且控制水平已到20世纪70年代末国际水平。

2 斗轮堆取料机的基本结构与工作原理

根据悬臂式斗轮堆取料机前臂架变幅形式的不同，可以分为整体变幅式和臂架变幅系统平衡配重式。斗轮堆取料机能够完成两种工况的作业方式一个是堆料，另一个是取料工况。堆料作业时，首先利用液压油虹做升降运动把尾车头部升高到堆料位置，然后启动回转机构和俯仰机构配合运动将斗轮堆取料机前臂架转到堆料位置，然后启前臂架带式输送机和斗轮机构。物料经地面带式输送机转运到尾车皮带输送机，并将物料卸到前臂架带式输送机上，物料运至斗轮堆取料机前臂架头部处经斗轮机构卸至料场。一般情况下堆料模式分为：断续行走堆料，连续旋转堆料，以及定点堆料。其中定点堆料就是先在初始点堆到一定高度后，大车行走一步距离继续堆料，料堆到一定高度之后，前臂架回转一定角度继续堆料，料堆到规定的高度后再回转角度，当前臂架回转到和轨道恰恰垂直时，大车后退一步距离，前臂架反向回转堆料，来回重复，直到完成设定的长度，这种堆料方式动作单一，而且操作简单。物料堆放在轨道两侧的具体位置和物料堆积的实际高度可由斗轮堆取料机各机构的合理配合运动来完成。斗轮堆取料机堆料有人工手动操作和自动化控制操作两种方法。人工手动操作方法适用于少量物料随意的堆放，自动化控制操作适用于大量物料并且按一定要求合理的堆放。另外在取料作业时，首先需要解开尾车上的挂钩装置，让尾车架与堆取料机脱离后，通过液压油缺升降运动使尾部带式输送机慢慢地下降到水平位置，然后接着启动斗轮驱动机构使斗轮转动，这时候斗轮堆取料机前臂架绕回转中心作往复回转运动，沪斗便切入料堆挖取物料，等到物料提升到轮体上部时靠物料自重落到卸料槽区域内，再通过溜料装置进而滑到前臂架带式输送机上，最后通过安装在回转平台和门座上的料斗卸到地面带式输送机胶带上，前臂架每完成一次回转动作，主机前进一个吃料深度466mm(额定取料为2500t/h时)。然后前臂架朝着相反的方向转动去取料，取完一工艺料层后，前臂架重新回转到另一个工艺料层起点并将斗轮机构下降或者上升2600mrn(斗轮半径)重复上述动作再进行取料作业。每次开始新的料层时，要控制好斗轮堆取料机向后行走的距离和前臂架向下俯仰的角度，目的是为了确保料层纵向和垂直两个方向的取料深度。一个工艺料层的长度以前臂架不碰到料堆是为了依据确定，每个工艺料层的切取是通过人工选好初始点，利用PLC程序控制，直至将这个工艺料层的物料取走。

3 斗轮堆取料机的工作装置的运动分析

总的来说，斗轮堆取料机有大车行走，上部结构回转和臂架俯仰三种主要运动配合，主要工作原理是通过斗轮机构，悬臂胶带机以及尾车胶带机的运转之后，最终实现对物料的高低位取送和堆存。斗轮堆取料机的堆料作业工况可以分为三类，第一是断续性的行走堆料，一般情况下，工作时进行行走定点分层堆积，并且料堆的形状是矩形状，这样不但使堆场利用率提高，而且还有利于环境的保护。第二是连续旋转堆料，斗轮堆取料机作业过程中，臂架始终固定在预定堆积高度上，目的是为了能够往返旋转堆积，在斗轮堆取料机工作达到设定次数之后，行走机构稍微地移动，重新设定一个距离，然后让斗轮堆取料机连续进行堆料作业。第三是断续旋转外加断续行走定点堆料，第一堆分成数层进行堆积，目的是为了减少尘土飞扬。至于换层则需要由高度检测器发出指令，最后一层堆完后，臂架高度依然保持不变。按预先设定好的旋转方向和角度依次旋转到第二料堆，然后继续堆积，每次达到一个旋转范围后，就需要开动行走机构稍微地移动一个设定距离，依照这样下去，一直堆积到原本设定好的料堆长度后停止作业即可。

4 结语

由于斗轮堆取料机前臂架结构复杂，外型庞大以及体积笨重，并且斗轮堆取料机工作的外部环境比较恶劣，另外前臂架本身的运行情况也比较复杂，在未来使用斗轮堆取料机时可以对前臂架结构的受力情况做更加详细的分析，例如考虑斗轮和物料间的摩擦力、斗轮卸料时对前臂架的冲击力、前臂架回转启动及停止时的惯性力以及工作过程中的风载荷。做好这些细节工作，相信斗轮堆取料机的前景会更加辉煌。