悬臂式斗轮堆取料机斗轮机构研究

骆嵩

（大连天重散装机械设备有限公司，辽宁 大连 116000）

悬臂式斗轮堆取料机斗轮机构研究

骆嵩

（大连天重散装机械设备有限公司，辽宁 大连 116000）

介绍悬臂式斗轮机的斗轮机构，悬臂式斗轮堆取料机是一种连续、高效的散料装卸、输送设备，已经广泛的应用到港口、电厂、钢厂、矿山、焦化厂等行业中。斗轮机构是堆取料机的取料装置，在设计中应该充分考虑堆取料机的取料能力、物料特性、工作环境等因素。文章以斗轮堆取料机中斗轮机构为主要内容进行简单探讨。

斗轮机构设计；计算；斗轮堆取料机

1 悬臂式斗轮堆取料机简介

斗轮堆取料机是在斗轮挖掘机的基础上发展起来的，是斗轮挖掘机发展过程中派生出来的一个分支。悬臂式斗轮堆取料机主要由斗轮机构、走行机构、回转机构、俯仰机构、悬臂皮带机及尾车机构和一些电气、液压、润滑系统等辅助机构等构成，斗轮机构安装于悬臂梁的前端，随悬臂梁一起俯仰和回转，依次来挖取不同高度位置的物料。

悬臂式斗轮堆取料机的堆料工艺及布料情况，由实际需要确定。一般来说，物料成分比较均匀，物种单一，且没有混匀要求时，可采用走行定点一次堆料；如物料成分变化较大，物种多样，又有混匀要求时，可采用走行定点分层堆料或回转定点分层堆料。

2 悬臂式斗轮堆取料机斗轮机构的概述

（1）斗轮的结构形式。斗轮机构主要由斗轮体、料斗、斗轮轴、轴承座、驱动装置、导料装置和电气、液压、润滑等一些辅助机构组成。

斗轮机构共有若干个斗子，均匀分布在斗轮体圆周外侧，用销轴和螺栓与斗轮体固定。在斗口处有耐磨的可拆卸的斗齿。斗韧处有耐磨焊条堆焊的保护层。为有利于斗子卸料，斗轮轴与水平面一般设有6°～10°的倾角。圆弧挡料板安装在斗轮体圆周内侧取料段，保证斗子把从料场中挖取上来的物料提升到轮体上部的卸料槽区域，经过溜料装置滑到悬臂带式输送机上，在经导料槽装置沿输送方向将物料输出。圆弧挡料板和溜料槽的工作面都装有方便拆卸的耐磨衬板。

斗轮机构分为有格式和无格式两种形式。有格式斗轮在每个料斗底部设有一个扇形斜溜槽，并在非卸料区设置挡板，因而只在卸料区进行侧面卸料；无格式斗轮机构料斗底部不设斗底，而是在落料区域设置一个圆弧挡料板，通过圆弧挡料板将料斗落下物料导入导料槽下部皮带机中。有格式斗轮机构卸料能力较差、效率低，所以不适用于粉矿占据较大比重的物料；无格式斗轮机构不适合用于硬度较大的块状物料，容易产生卡料现象。目前无格式斗轮机构应用比较广泛。

（2）斗轮机构的布置形式。斗轮机构的布置形式分为长轴布置和短轴布置。斗轮体与其驱动装置分别位于皮带机两侧为长轴布置，其优点是斗轮机构的重量平均分布在悬臂梁两侧，可以降低对悬臂梁扭转钢度的要求。缺点是卸料槽的卸料空间减小，而且不便于斗轮轴的维护和检修。反之，驱动装置设置在斗轮体同侧时为短轴形式，但在设计时应考虑悬臂梁的平衡问题，采用适当方式减少斗轮机构的偏心对悬臂梁的影响，例如：将皮带机偏斜一定角度，使斗轮机构靠近悬臂梁中心等。

（3）斗轮机构驱动形式。驱动装置有机械传动和液压马达传动。机械传动采用电机、行星减速机，设置液力耦合器、电气等多重安全和过载保护并配置良好的吸震装置。机械传动方式具有成本低、维护方便等优点。

斗轮机构的驱动装置采用低速大扭矩液压马达驱动（不带任何机械减速装置）及与之配套的液压动力系统的全套附件，并有过载保护。液压马达驱动适用于北方寒冷地区，物料冻结等状况下使用。

3 斗轮机构参数的初步计算

以煤为计算品种，该品种堆比重为：0.8t/m3；粒度为：0～300mm；水分＜12%。

生产率有三种概念，即理论、技术、实际生产率。因缺乏理论与实践的数据，设计时生产能力系指按生产工艺所规定要求而达到的数字，即平均堆取料能力。而理论生产率，取决于多方综合因素，如斗轮的构造参数，即斗轮连续不间断满负荷工作情况下的料斗容积和单位时间里最大可能的卸料斗数。

（1）理论生产率：

式中：G为平均生产能力；R为物料的堆比重；（其中数值0.83的取值范围0.83～1）

（2）斗轮理论生产率公式：

式中：J为单个斗轮的容积（m3）；Z为料斗的个数；n轮为斗轮转速。

斗轮的极限转速公式：

式中：g为重力加速度（g=9.8m/s2）；R为斗轮半径

实践经验告知，斗轮的圆周速度与斗轮极限速度的比值K不能大于允许值（K）=0.5～0.6（建议取0.5）时无格式斗轮的结构值。

（3）斗轮直径的计算。

式中：D为斗轮直径m；Q为挖掘力（额定能力）t/h；γ为物料堆积重度kN/m3；k为系数（煤k=0.505，矿石k=0.6）。

（4）斗轮斗容的计算。

斗轮斗容量按上述公式计算得：

（5）斗轮的传动。

驱动功率的计算：

式中：N1为挖掘功率

式中：k为单位切削力，k=Kg/cm；c为挖掘深度与斗轮直径之比；η总为总效率，η总=0.8；Q理为理论生产量（m3/h）；S为每分钟卸空料斗的个数，S=Zn轮；R为斗轮半径。

N2为提升功率：

N3为摩擦功率：

Vs为切屑速度m/min

Vs=V

所以N=N1+N2+N3（kW）

考虑启动惯性力的影响，则乘以系数K'，则驱动功率为N总=K'N

4 结语

斗轮机构是斗轮堆取料机的重要组成部分，其设计是否合理将直接影响设备的性能和使用寿命。随着现代技术的发展，斗轮堆取料机的产品还会不断的发展和完善，经验的积累和新技术的应用会不断的验证设备参数选取的是否合理。

［1］臂式斗轮堆取料机型式和基本参数［M］.北京：中国标准出版社，2011.

［2］机械行业标准.斗轮堆取料机术语［M］.北京：机械工业出版社，2008.

Research on Bucket Wheel Mechanism of Cantilever Bucket Wheel Stacker

LUO Song
（Dalian Tianzhong Bulk Machinery and Equipment Co.，Ltd.，Dalian，Liaoning 116000，China）

Thispaperintroducesthebucketwheelmechanismofcantileverbucketwheel.Thecantileverbucketwheelstackeris a continuous and efficient bulk loading and unloading equipment.It has been widely used in ports，power plants，steel mills，Coking plants and other industries.Bucket wheel mechanism is the reclaiming device reclaiming device，and in the design it should take full account of the reclaiming machine reclaiming capacity，material properties，working environment and other factors.This paper discussesthebucketwheelinthebucketwheelstackingmachineasthemaincontent.

bucketwheelmechanismdesign；calculation；bucketwheelstackerreclaimer

TH243.2

A

2095-980X（2017）02-0085-02

2017-01-23

骆嵩（1987-），男，工程师，主要从事斗轮堆取料机、翻车机设计工作。