斗轮堆取料机斗轮机构的选型及初步计算

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纪 斌 ：斗轮堆取料机斗轮机构的选型及初步计算斗轮堆取料机斗轮机构的选型及初步计算纪 斌(太原重型机械集团有限公司，山西 太原 030024)摘 要：斗轮堆取料机是连续输送机械的一种，它可将物料在一定的输送线路上，从装载地点到卸载地点进行输送。在现代化的散料装卸作业中，斗轮堆取料机是生产过程中形成有节奏的流水作业运输线所不可缺少的组成部分，目前已广泛应用于港口、码头、冶金、水泥、钢铁厂、焦化厂、储煤厂、发电厂等散料(矿石、煤、焦炭、砂石)存储料场。斗轮机构是斗轮堆取料机的取料装置。在设计斗轮机构时，应根据堆取料机的取料能力、物料特性、料场布置等要求，计算出斗轮的驱动功率、转速以及斗轮的直径、斗数和斗容，并合理地选择斗轮 的结构型式。

关键词：结构型式；基本参数；驱动功率；取料能力中图分类号：TH237．+1；TH12 文献标识码：A 文章编号：1000—8136(2013)18—0087—031 斗轮机构的分析与认识1．1 斗轮的结构型式斗轮从结构型式上分为有格式和无格式两种。有格式的斗轮每个料斗下面都有一个贮料斗，在卸料区进行侧面卸料，如图1所示。

图 1 有格式斗轮的结构无格式斗轮在取料区域设有圆弧挡料板 ，通过料斗和圆弧挡料板形成封闭贮料区间，进行正面卸料 ，如图 2所示。

|图 2 无格式斗轮的结构由于无格式斗轮料斗中的物料在提升过程中与圆弧挡料板存在相对滑动，容易卡阻块矿，所以当挖取硬度大的块状物料时，应该采用有格式料斗；而当粉矿占据 比重较大时，由于有格式斗轮卸料性能较差、效率低，应该采用无格式料斗。

1．2 斗轮的布置型式斗轮装置按布置型式分为长轴和短轴两种 ，斗轮体和驱动装置位于皮带两侧的为长轴 ，位于同侧的为短轴。

长轴布置使斗轮装置的重量分布于悬臂梁两侧，对于悬臂梁的扭转刚度要求低一些，但减少了卸料槽的卸料空间，且斗轮轴更换不方便，如图 3所示。

图 3 长轴布置斗轮装置短轴布置必须考虑斗轮装置在悬臂头部的平衡问题，可通过皮带机斜线布置，斗轮位置向悬臂中心线靠近的方法 ，或悬臂设计成桁架结构，来减少斗轮重量偏心对悬臂梁的影响。短轴布置的斗轮卸料槽卸料空间大，维护维修方便，如图4所示。

图4 短轴布置斗轮装置一 87—科学之友 Friend of Science Amateurs 201 3年09月1．3 斗轮料斗的选用料斗根据不同的物料有不同的宽深比：当物料的流动性较好时，采用小深宽比，以增加斗轮提升物料的有效性；当物料的流动性较差时，采用较大的宽深比，以避免料斗黏料。斗轮有尖齿和片齿两种，对于粉状物料可采用尖齿或片齿 ；对于块状物料 ，一般只宜采用尖齿，以减小切削阻力。

1．4 斗轮体的选择斗轮有单腹板式、双腹板式和辐条式三种。德国克虏伯(KRuPP)常采用单腹板式斗轮体，该斗轮体有一定的韧性，当遇到较硬的块状物料时，可通过斗轮的变形 ，减少物料的卡阻 ，但斗轮体内圆直接接触物料易磨损；双腹板式斗轮体侧向刚性较好，但斗体磨损后斗轮体内的粉状矿石易板结，形成计算载荷外的附加载荷，增加了机构受力和整机稳定性方面的不确定因素。

辐条式斗轮体的重量较轻 ，但焊接的工作量大，对于承受着疲劳载荷的斗轮体来讲，对其焊接质量有较高的要求，可通过减小使用应力增加重量的方式来进行改善。

1．5 斗轮体的联接斗轮轴与斗轮体的联接有胀套联接、收缩盘联接、花键和螺栓联接四种形式。

1．6 斗轮的驱动斗轮驱动分为机械驱动和液压驱动两种。

2 斗轮机构的初步计算首先熟悉料场布置和料堆的形状、粒度、黏度、比重、切削等特性，并了解产品的取料能力、物料种类、物料密度等基本参数。

在了解了这些参数后，通过额定取料能力及物料比重计算最大容积能力及选取斗数，同时计算斗轮的直径、转速、斗容等重要参数。

2．1 斗轮基本参数的计算2．1．1 确定斗轮直径。 ． ㈩ 式中： 斗轮直径 ，m：p一 自由挖掘能力(额定能力)，t／b；r 物料的堆积密度(bulk density)，t／m，；J}——系数，对于煤 k=0．505，对于矿石 k=0．6.

k是一个经验值，FEM(欧洲机械搬运协会标准)允许使用经验值：在无法通过实验或计算得到标准数值的情况下，通过实验可计算得到的结果可能是发散的。经验值是唯一可行的方案 ，它是一个另类的实验数据，往往更能平衡理论计算和使用实际情况之间的偏差。

2．1．2 确定斗轮转速60k"~|n=— · (2)式中：n——斗轮转速，rpm；g一 重力加速度 ，g=9．8kg／sh．j}——系数，经验值，对于煤k=0．4，对于矿石k=0．32.

2．1．3 确定斗数斗数z的选取是根据斗轮直径和布置空间来选取的，斗轮最少为 8个，当斗轮直径大于8 In时，可适当增加，但不超过 12— 88一个 。

2．1．4 斗容 q(m3)q=
。

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． (3)2．2 斗轮驱动功率的计算2．2．1 挖取功率= ％／—QmxnxZ—x(D／2)． (4)‘ 竹 C式中：Q， 一单位时间物料，m3／h；— — 挖取阻力系数 ，对于矿石 k=20～30，对于煤k=10~15；矿一 摩擦效率，11=0．85；c——系数，按下表选取。

表 1 根据料堆层高与斗轮直径比选择系数H／D 0．1 l 0．2 0-3 O．4 l 0．5 0．6 0．7 O．8295 l 248 222 203 l 189 178 171 l68其中H为料堆层高 m)。

2．2．2 提升功率 L艘=QxHJ(3677).

Hm=2D／3或 0．5D.

2．2．3 摩擦功率=(朋 ×Q×D)／(2×367 ).

式中： 一摩擦系数，帆=0．2；故，斗轮驱动功率为：￡日=： +L +L毋.

3 结束语(5)(6)(7)(8)在设计斗轮时，不同的行业对取料能力有着不同的定义。如电力行业所规定的额定能力是在一段时间内的平均能力，但对平均能力的定义很有中国特色，即在无效时间中除包括回转加速时间和进尺换层时间外 ，还包括移舱时间、设备故障时间和人员耗损时间等；在其他一些行业的规格书中定义的额定能力为自由挖掘能力。

在 FEM(欧洲机械搬运协会标准)中规定的额定能力也是平均能力，把 自由挖掘能力定义为设计能力 ，但在无效时间中除包括回转加速时间和进尺换层时间外 ，不包括移舱时间、设备故障时间和人员耗损时间等。

所以以额定能力为基准定义设备能力是有问题的，但是无论用户还是设备生产厂家 ，对 自由挖掘能力的定义是不会有异议的。因此 ，在设计堆取料机时，可以通过设备规格书中的能力定义条款和能力考核条款得出自由挖掘能力，并以此作为计算的基准。

参考文献：[1】高秀华，王国强．重型机械【M]．长春：吉林科学技术出版社 ．2001.

【2]Durst W，Vogt W．斗轮挖掘机[M】．北京：科学出版社，2001.

[3】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.

(编辑：郝丽霞)(下转第 9O页)科学之友 Friend of Science Arnateurs 201 3年O9月图 4 弧长 与其他要素关系图表 2 卢角与 尺寸的对应关系fl1=24．578。 ，=2．799 2fl2=39．667。 o／，=5．32fl3=59．779。 a3=7．86fl4=92．576。 a4=8．24在 x—Y基准面内作出点阵，其中X=L，Y=一 (螺旋线为右旋)。

在 x—Y平面内的点阵图，如图 5所示。

将点 1，2，3这3点沿+z方向向R型面投影，将第4点沿一 z方向向 R型面投影。在型面上将投影得到的 4点连同起始的极限点(0点)，依次连成由 5点组成的4阶艺术样条曲线。

在成型钻端部、最大轮廓处(16．345尺寸处)及成型钻尾部图5 ×一Y平面内投影点阵图作基准面，并作出相应基准面内的截面线串 1，2，3．最后以做好的螺旋线作为引导线串，3个截面线为截面线串作扫掠曲面而得到螺旋槽。

2 总结通过在二维平面内作出螺旋曲线上点的对应投影点 (集)，然后沿法向向曲面投影得到空间点集 ，进而造出空间的螺旋线。

这种方法为在不同型面上作螺旋线(面)提供了可行的参考思路。

(编辑：王静)A lathe with a R shape Cutter Bit(molding)Spiral Groove Entity ModelingM ethod is Discussed in This PaperZhao Lin，Tian JunjieAbstract：Based on Unigraphics So'ware，on the solid surface as a spiral curve：one kind is to use the system to provide the method，according tothe fixed program，enter the relevant parameters directly，this practice is only applicable to rule type surface；Another approach is to apply rulecurve，the establishment of spiral line，and it is not certain mathematical foundation is hard to do．Especialy for some on the modalities for the spiralcuI've，but also do not know how to start．Formed by a R type bit on the side of three large An e helix mixing surface shape analysis，USES in thetwo-dimensional plane point set，and the point set to R surface projection，then connect the projection point set in order to form art spline，thespline ends of a cross section line series，and scanning surface，provides a new reference for the similar modeling method.

Key words：spiral；point set；projection；art spline curve；scanning snYface(上接第88页)Bucket W heel Stacker Reclaimer Selecti0n of Bucket W heel M echanism anda PreliminaryJi．B|n
CalculationAbstract：Bucket wheel stacker reclaimer is one of the continuous conveying machinery，it can send material in certmn lines，from loading locationto unloading location in transmission．In moderu bulk material handling，bucket wheel stacker reclaimer is form ed rhythmic flow process in the pro—cess of production lines are an integral part of,at present has been widely used in port，wha吒 metalurgy，cement，steel works，coking plant，coalstorage，power plants and other bulk ore，coal，coke，sandstone)storage yard．Bucket wheel mechanism is the bucket wheel stacker reclaimer feed—ing device．In the design of bucket wheel mechanism，should according to the material piling and taking machine discharge capacity，material prop—erties and yard layout requirements，calculate the bucket wheel。s driving power，rotational speed and the diameter，number and fights the capacityof the bucket wheel，and a reasonable choice of the bucket wheel structure.

Key words：structure；the basic parameters；drive power；taking ability一 90—