斗轮堆取料机工作装置性能探讨

洪　波

（中煤科工集团武汉设计研究院有限公司，湖北武汉 430064）

斗轮堆取料机工作装置性能探讨

洪波

（中煤科工集团武汉设计研究院有限公司，湖北武汉 430064）

目前，在世界范围内，均有着大量的散料等待着处理，这些散料主要来自于矿山、交通、电力与剪裁等领域，斗轮堆取料机对其处理有着较高的效率，因此，其应用范围不断扩大，并且也得到了更为广泛的关注与研究。本文首先对斗轮堆取料机的发展及其特点进行了分析，并指出了其工作装置的意义，重点探讨了斗轮堆取料机工作装置性能。

斗轮堆取料机 工作装置 性能

随着世界经济的迅猛发展，散料的数量也在逐年增多，为了实现对其高效的处理，斗轮堆取料机自应用开始，便得到了广泛的研究，目前，它是世界最大的散料堆取设备，满足了不同行业的散料堆取需求。为了实现对其全面的了解，本文对其工作装置性能展开了研究，旨在促进斗轮机工作装置的日益完善。

1　斗轮堆取料机的概况

1.1斗轮堆取料机的发展

它是由斗轮挖掘机发展而形成的，虽然二者在结构方面具有相似性，但在挖掘能力方面具有明显的差异。它主要是对散料物料进行处理，其工作具有较高的效率，主要是由于它能够连续作业，当前，在国内外均有着较为广泛的使用。在国内，斗轮堆取料机的应用时间较短，最早应用的领域为码头与钢厂。

1.2斗轮堆取料机的特点

其一，高效性。它主要运用了带式输送机，满足了散料的装卸需求，同时其作业具有连续性，因此，工作效率较高。

其二，经济性。它对能耗的需求较小，使用的成本偏低，同时运行具有稳定性，再者其带式输送机的阻力较小，因此，功率消耗偏低［1］。

其三，简单性。它的自动化特征十分显著，在简单的操作基础上，人员的劳动强度有所降低，同时，工程的施工时间也较短，因此，利于投资成本的控制。

2　斗轮堆取料机工作装置的意义

现阶段，关于斗轮堆取料机工作装置的研究相对较少，本文对其工作装置性能进行了深入的研究，通过对其静力学的研究，利于斗轮堆取料机工作装置的设计优化。在工作装置参数及作业工艺参数的设计得到优化时，其参数能够满足刚度与强度的要求，进而斗轮机的重量与单位功耗等均将有所减少［2］。

3　斗轮堆取料机工作装置的性能

3.1装置参数的确定

斗轮堆取料机工作参数的研究十分重要，此后，能够为斗轮机工作装置的优化设备与静力学研究奠定坚实的基础。

装置参数的确定主要体现在以下几方面:斗轮受力、铲斗切削速度、斗轮回转速度与卸斗次数等。

斗轮受力具体内容有圆周力与侧向力，圆周力还分为提升力、摩擦力与挖掘力。斗轮机的挖掘力计算主要是利用斗轮驱动电机的功率从而实现的，在此功率与提升功率进行相减，二者的差值便是挖掘力。

铲斗切削速度也可以称之为挖掘速度、切削速度，它主要是指铲斗的圆周速度，此速度与取料能力有着直接的联系，其速度越高，则表示铲斗切削物料的频率越高，进而其工作效率也越高。现阶段，铲斗对于物料的卸载主要是借助重力从而实现，通常情况下是侧面卸料。在其工作过程中，圆周速度会发挥一定的作用，离心力也随之产生，离心力对卸载物料的重力有一定的削弱作用，一旦离心力、重力二者处于等值、方向相反时，物料的卸载则不能实现，此时的圆周速度可以称之为临界切割速度。当临界切割速度大于切割速度时，则可以进行正常的卸料。

斗轮回转速度的计算主要是依据斗轮直径实现的。

斗轮堆取料机拥有两种俯仰结构，分别为整体式与非整体式，前者是指俯仰机构在运动过程中，设备的各个部位将围绕一个轴进行转动，本文的研究对象为整体式俯仰机构。俯仰机构的形式也分为两种，一种为机械式、另一种为液压式，本文研究的对象为液压缸俯仰，此形式的应用十分广泛，主要是由于他具有一系列的优点，如:较小的体积、少量的维修、简单的结构与可靠性、安全性、稳定性等。本文研究的斗轮机所采用的机构为液压式。

3.2装置参数的优化

斗轮堆取料机工作装置的参数主要有斗轮半径、铲斗容积、铲斗数、斗轮切割速度、斗臂回转速度、取料斗数。为了提高设计的水平，实现优化设计，要保证参数的准确性与可靠性，与此同时，参数也要符合强度、结构布置、功耗、刚度及重量的需求。

在取料时，要保证其工作的连续性，同时铲斗的物料要保证其处在装满的状态，从而保证了取料的等量，在此基础上，要对作业工艺参数进行优化。在工作装置中，作业工艺参数扮演着重要的角色，主要是由于它与工作效率有着直接的关系，同时对于相关的功率也有一定的影响。作业工艺参数处在最佳值时，是指它满足了工作效率的需求，同时其功耗也处在最小值、工作装置的重量加权平均值也呈最小值。

作业工艺参与主要包括最大切片厚度、宽度与高度等。对于不同的工作装置结构来说，其对作业工艺参数的要求也有所不同，唯有具有了针对性的工艺参数，才能够促进机械工作效率的提升。同时，不同的作业工艺参数对工作装置结构参数的要求也具有针对性。

通过优化目标函数及约束条件的确定，再利用优化程序对进行进行优化，则实现了对工作装置参数的优化设计。在优化后，斗轮的容积得到了增大，直径得到了增加，进而其切削速度也有所提高，最终斗轮机的整体工作效率也得到了相应的提高。

3.3装置力学特性

斗轮机俯仰钢结构是斗轮机的重要组成部分，属于承载结构件，在取料作业时，该结构要保持较强的灵活性才能够满足实际作业的需求。钢结构的重量直接关系着整机的稳定性，因此，为了保证整机经济性、稳定性与安全性的提高，要逐渐减少钢结构的重量。在此基础上，本文对其装置的力学特性进行了研究，旨在优化钢结构的设计。

在具体的力学分析中体现在两方面，分别为立柱、骨架，同时对其强度可靠性也进行了设计［3］。

4　结语

综上所述，在社会经济日益发展的背景下，斗轮堆取料机的应用也逐渐广泛，其发展也具有了较高的速度，相信随着研究的日益深入，我国斗轮堆取料机的能力也得到了显著的提高。

［1］童正南，王开和.小型直卸式斗轮堆取料机工作装置结构的优化设计［J］.天津轻工业学院学报，2012，02：61-70.

［2］李克，吴建南，全培涛.斗轮堆取料机工作装置优化数学模型的确定［J］.水运工程，2011，11：22-26.

［3］李毅民，王英洁.臂式斗轮堆取料机俯仰液压系统功能分析［J］.起重运输机械，2012，10：39-44.

洪波（1982.8—），男，汉族，江苏邳州人，2005年毕业于华北电力大学，机械设计及其自动化专业。2005年就职于中煤科工集团武汉设计研究院有限公司，中级工程师，研究方向：煤矿机械。