杜榮權(quán) 倪森林 張棟生

（北方重工集團(tuán)有限公司裝卸所，遼寧 沈陽 110027）

1 斗輪機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)介

斗輪機(jī)構(gòu)：是取料的工作機(jī)構(gòu)，包括斗輪及其驅(qū)動(dòng)裝置。斗輪分無格式、半格式和有格式3種。無格式斗輪的鏟斗沒有斗底，在非卸料區(qū)內(nèi)用固定在臂架上的圓弧擋板堵住斗中散料，散料在圓弧擋板上滑移。在卸料區(qū)內(nèi)沒有圓弧擋板而有一個(gè)固定的斜溜槽。當(dāng)鏟斗隨輪體旋轉(zhuǎn)至卸料區(qū)時(shí)，斗中物料在自重作用下經(jīng)斜溜槽滑到帶式輸送機(jī)上。它的卸料區(qū)間大，因而斗輪轉(zhuǎn)速較高，可提高作業(yè)能力，能卸較粘物料。半格式斗輪的結(jié)構(gòu)與無格式相似，只是將斗壁向斗輪中心延伸一段，使圓弧擋板與輪體之間的距離加大，以減少在圓弧擋板與輪體間發(fā)生卡料的可能性。有格式斗輪的每個(gè)鏟斗的斗底是一個(gè)扇形斜溜槽，在非卸料區(qū)卻有固定不動(dòng)的側(cè)擋板。當(dāng)鏟斗隨輪體旋轉(zhuǎn)至一定高度后，斗中散料開始沿扇形斜溜槽向斗輪中心滑動(dòng)，鏟斗到達(dá)卸料區(qū)后，由于沒有側(cè)擋板阻擋，散料經(jīng)斜溜槽、卸料板滑到帶式輸送機(jī)上。有格式斗輪卸料慢，需較大的斗輪直徑，但不會(huì)產(chǎn)生卡料現(xiàn)象，適用于堅(jiān)硬物料。三種斗輪中以無格式應(yīng)用最多。斗輪的傳動(dòng)方式有機(jī)械與液壓兩種。

本文以新疆國泰項(xiàng)目DQL1050/1500.30臂式斗輪堆取料機(jī)為例，其取料能力為1050t/h，要求的最大取料能力為1200t/h，堆料能力為1500t/h，最大堆料能力1800t/h，物料為煤。下面我們就對(duì)該設(shè)備斗輪機(jī)構(gòu)的相關(guān)計(jì)算

2 斗輪驅(qū)動(dòng)功率的計(jì)算

（1）相關(guān)參數(shù)的確定

①已知參數(shù)取料能力：

Q理=1050t/h（max1200t/h）

物料密度：ρ=0.85t/m3

斗輪直徑：D=Φ6100mm

斗輪轉(zhuǎn)速：n=6.6rpm

②相關(guān)參數(shù)確定

斗數(shù)的確定：z=6+0.08（Q理/ρ）1/2

斗容的確定：q= Q理/（60×z×n×ρ）解得q=0.4m3，取q=0.45m3

斗輪直徑的確定：D=5.5+2.3×q-0.3/q解得D=5.9m，取D=6.1m。

（2）斗輪功率的計(jì)算

斗輪的功率的計(jì)算公式為：

其中，P-斗輪驅(qū)動(dòng)功率；

P挖-斗輪挖掘物料消耗的功率；

P提-提升物料消耗的功率；

P摩-各部分摩擦力消耗的功率。

①斗輪挖掘物料所消耗的功率的計(jì)算式比較復(fù)雜的，一般式通過下面的一個(gè)經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行計(jì)算的：

式中：k-挖掘阻力系數(shù)；

Qm-取料容積能力，Qm=Q理/ρ=1411.8 m3/h。

挖掘阻力系數(shù)k，在GB/T14695-93《臂式斗輪堆取料機(jī)型式及基本參數(shù)》第2、4條中規(guī)定，以煤為代表的線切割阻力取100N~130N/cm ，重物料以礦石為代表，線切割阻力取200~250N/cm 但此標(biāo)準(zhǔn)并未寫明焦碳之切割阻力，現(xiàn)我們參照煤的切割阻力取煤切割阻力的中間值，即

K=115N/cm=11.5kg/cm如此得到斗輪挖掘功率：

②斗輪提升物料消耗的功率的求解，其計(jì)算公式為：

式中：G為重力系數(shù)，取G=10η，取η=0.9則解得P提=15kW

③斗輪的摩擦消耗功率的計(jì)算，一般采用以下的經(jīng)驗(yàn)公式：

P摩=0.15（P挖+P提）代入解得：P摩=7.5kW

將計(jì)算結(jié)果代入斗輪輸出功率計(jì)算公式中得：P=P挖+P提+P摩=34+15+7.5=56.5kW

對(duì)于電機(jī)的選取，我們要在所求的軸功率的基礎(chǔ)上，按1.3倍的儲(chǔ)備系數(shù)來

計(jì)算，即P電=1.3P=1.3×56.5=73.45kW，則可以選取的電機(jī)功率為P電=75kW

3 斗輪挖掘力的計(jì)算

前面我們已經(jīng)計(jì)算出斗輪的軸功率，其中就包括斗輪挖掘物料所消耗的一部分功率，所以我們就可以用以下的計(jì)算步驟求解斗輪的挖掘力。

首先，計(jì)算出挖掘力矩：

因?yàn)橥诰蚬β?/p>

則相應(yīng)的挖掘力矩

而挖掘力F挖于挖掘力矩M挖之間的關(guān)系式如下：M挖=F挖×D/2。

所以可以求得挖掘力：

F挖=2M挖/D=44277×2/6.1=14517N

結(jié)語

綜上所述，本文講解了臂式斗輪堆取料機(jī)斗輪機(jī)構(gòu)功率的計(jì)算方法，以上的計(jì)算并沒有考慮到不同的工況、特殊的工作環(huán)境，如果在高氣壓環(huán)境工作，則要考慮使用高原電機(jī)，如果在高溫環(huán)境工作則要考慮電機(jī)、減速機(jī)及其他設(shè)備的耐熱等。然而實(shí)際運(yùn)行過程中，設(shè)備并非長期工作在最不利工況下工作，所以電動(dòng)機(jī)不用提檔選型。根據(jù)長期的實(shí)踐驗(yàn)證本文計(jì)算及各種系數(shù)的選取是可行的，對(duì)工程上的實(shí)際應(yīng)用有一定的參考價(jià)值。

[1]臂式斗輪堆取料機(jī)型式和基本參數(shù)[M].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2011.

[2]機(jī)械行業(yè)標(biāo)準(zhǔn).斗輪堆取料機(jī)術(shù)語[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社 ，2008.

[3]左燕民，等.懸臂斗輪堆取料機(jī)斗輪轉(zhuǎn)速和臂架轉(zhuǎn)速的確定[M]. 電站系統(tǒng)工程，2011.