唐堂

摘 要：結(jié)合對(duì)懸臂式斗輪取料機(jī)取料方式的描述，對(duì)其計(jì)算公式在真實(shí)運(yùn)用過(guò)程中的合理性探討和分析。

關(guān)鍵字：斗輪機(jī)；取料方式；初始角；進(jìn)給量；切削寬度；切削體積

中圖分類號(hào)：TH2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

懸臂式斗輪取料機(jī)（下文中簡(jiǎn)稱斗輪機(jī)）簡(jiǎn)介：

懸臂式斗輪取料機(jī)是從上世紀(jì)初期開(kāi)始由采礦用斗輪挖掘機(jī)演變而來(lái)的。斗輪機(jī)為連續(xù)散狀物料堆取料設(shè)備廣泛使用于港口碼頭、礦山、火力發(fā)電廠、各型鋼鐵廠、城市焦化煤氣廠及其它工業(yè)部門貯料場(chǎng)，是堆取散狀物料的現(xiàn)代化機(jī)械設(shè)備之一。它與卸船機(jī)（堆料機(jī)）和料場(chǎng)地面膠帶輸送機(jī)組成機(jī)械化貯料系統(tǒng)，使料場(chǎng)物料的堆放和收取作業(yè)完全實(shí)現(xiàn)機(jī)械化與自動(dòng)化。

1 取料方式

斗輪機(jī)取料大多采用由上至下分層回轉(zhuǎn)取料的方式，取完一層物料后變幅機(jī)構(gòu)將斗輪下降一個(gè)距離進(jìn)行下一層物料的切取。斗輪下降距離設(shè)計(jì)時(shí)一般等于半個(gè)斗輪半徑R（在國(guó)內(nèi)及多數(shù)國(guó)家的計(jì)算慣例）。斗輪在料堆的某一層上取料時(shí)，其取料運(yùn)動(dòng)程序：操作者將斗輪調(diào)整到所取物料層，主機(jī)前行一個(gè)進(jìn)給量t，根據(jù)料堆情況選好取料初始角φi，臂架回轉(zhuǎn)速度一般按1/cosΦ的函數(shù)規(guī)律變化由φi向右旋轉(zhuǎn)至60°；回轉(zhuǎn)停止，主機(jī)再前行一個(gè)進(jìn)給量t，臂架回轉(zhuǎn)速度仍按1/cosΦ的函數(shù)變化由60°向左旋轉(zhuǎn)至φi； 然后按以上描述的動(dòng)作往返運(yùn)動(dòng)，直至取完這一料層能取到的物料。

斗輪機(jī)在取料時(shí)斗輪繞斗輪軸自轉(zhuǎn)，并隨著臂架作往復(fù)回轉(zhuǎn)公轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，斗子方可以連續(xù)的切取物料，由此運(yùn)動(dòng)特性可知斗子上的任一點(diǎn)在取料時(shí)其運(yùn)動(dòng)軌跡為空間的螺旋線。

2 斗輪取料機(jī)時(shí)前臂架回轉(zhuǎn)角度的分析

2.1斗輪機(jī)回轉(zhuǎn)取料初始角分析

φi是斗輪開(kāi)始取料時(shí)前臂架應(yīng)回轉(zhuǎn)的角度，令其為前臂架回轉(zhuǎn)“初始角”。

在料場(chǎng)設(shè)計(jì)中考慮到軌道布置、設(shè)備維修、安裝、人員活動(dòng)等原因，堆場(chǎng)離軌道有一定的距離的才有物料，因此斗輪取料時(shí)初始角φi>0°。

由于物料堆積按不同物料的靜安息角而形成斜面，故在取不同層次的物料時(shí)初始角φi也是變化的。設(shè)：取第一層（最上層）物料時(shí)的初始角為φ1，取第二層物料時(shí)的初始角為φ2……。

2.2斗輪機(jī)回轉(zhuǎn)終止角分析

設(shè)前臂架回轉(zhuǎn)取料的終止角為φi′。在設(shè)計(jì)斗輪機(jī)回轉(zhuǎn)取料時(shí)，各個(gè)設(shè)計(jì)單位一般將終止角令設(shè)φi′=60°，當(dāng)斗輪臂架回轉(zhuǎn)角度Φ>60°時(shí)回轉(zhuǎn)速度依然按60°勻速運(yùn)動(dòng)不作變化。原因有以下二點(diǎn)：

首先，若前臂架以勻速回轉(zhuǎn)，當(dāng)回轉(zhuǎn)角度φ=60°時(shí)，因?yàn)槎纷觮φ的不斷減小所取物料的切削體積也減少，取料生產(chǎn)率隨之減少。為了保證斗輪取料生產(chǎn)率不變，故設(shè)計(jì)時(shí)前臂架回轉(zhuǎn)角度一般控制在60°之內(nèi)按變速取料設(shè)計(jì)，當(dāng)臂架回轉(zhuǎn)角度Φ>60°時(shí)回轉(zhuǎn)速度依然按cos60°的速度設(shè)計(jì)。

其次，前臂架以變速度回轉(zhuǎn)時(shí)，設(shè)前臂架回轉(zhuǎn)在Φ0=0°時(shí)，斗唇的處速度為v0前臂架以變速回轉(zhuǎn)時(shí)斗唇的線速度為v變。

2.3對(duì)切削厚度tφ=t·cosφ的實(shí)用性的討論

設(shè)前臂架回轉(zhuǎn)中心至斗唇半徑為R1，（見(jiàn)圖1）

經(jīng)過(guò)實(shí)際設(shè)備代值運(yùn)算：（2）式與（1）式所得結(jié)果其值非常接近。當(dāng)φ=0到60°時(shí)，用（1）式計(jì)算的值比用（2）式所算的值相差最大只有0.19%，所以用tφ= tcosφ公式進(jìn)行斗輪取料計(jì)算時(shí)能滿足設(shè)計(jì)的要求。

3 討論一個(gè)斗子所切取的切削體積和前臂架回轉(zhuǎn)一次所切取的切削體積的計(jì)算

3.1一個(gè)斗子所切取的切削體積的計(jì)算（見(jiàn)圖2）。

R·Tm

4.1由以上公式分析得出以下結(jié)論

4.1.1從公式（8）可以知道在不同層次取料時(shí)前臂架回轉(zhuǎn)一次所切取的切削體積是不相等的，隨著初始角φi的增大而減小，同時(shí)在不同層次取料時(shí)R1也會(huì)變化。所以計(jì)算斗輪機(jī)取料理論生存率時(shí)應(yīng)首先求出在不同層次前臂架回轉(zhuǎn)一次所取切削的平均切削體積。

4.1.2從公式（9）可知在不同層次取料時(shí)每個(gè)斗子所切取的平均切削體積也是不同的，只有在前臂架回轉(zhuǎn)一次時(shí)切取的切削體積，是在各層切取切削的平均切削體積是所求得的單個(gè)斗子切削平均體積，才是計(jì)算理論取料生產(chǎn)率時(shí)斗子切取切削的真實(shí)體積。

參考文獻(xiàn)

[1]邵明亮，于國(guó)飛，耿華.斗輪堆取料機(jī) [M] 北京： 化學(xué)工業(yè)出版社，2007（01），26-37.