洪　波

（中煤科工集團(tuán)武漢設(shè)計(jì)研究院有限公司，湖北武漢 430064）

斗輪堆取料機(jī)工作裝置性能探討

洪波

（中煤科工集團(tuán)武漢設(shè)計(jì)研究院有限公司，湖北武漢 430064）

目前，在世界范圍內(nèi)，均有著大量的散料等待著處理，這些散料主要來自于礦山、交通、電力與剪裁等領(lǐng)域，斗輪堆取料機(jī)對(duì)其處理有著較高的效率，因此，其應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大，并且也得到了更為廣泛的關(guān)注與研究。本文首先對(duì)斗輪堆取料機(jī)的發(fā)展及其特點(diǎn)進(jìn)行了分析，并指出了其工作裝置的意義，重點(diǎn)探討了斗輪堆取料機(jī)工作裝置性能。

斗輪堆取料機(jī) 工作裝置 性能

隨著世界經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，散料的數(shù)量也在逐年增多，為了實(shí)現(xiàn)對(duì)其高效的處理，斗輪堆取料機(jī)自應(yīng)用開始，便得到了廣泛的研究，目前，它是世界最大的散料堆取設(shè)備，滿足了不同行業(yè)的散料堆取需求。為了實(shí)現(xiàn)對(duì)其全面的了解，本文對(duì)其工作裝置性能展開了研究，旨在促進(jìn)斗輪機(jī)工作裝置的日益完善。

1　斗輪堆取料機(jī)的概況

1.1斗輪堆取料機(jī)的發(fā)展

它是由斗輪挖掘機(jī)發(fā)展而形成的，雖然二者在結(jié)構(gòu)方面具有相似性，但在挖掘能力方面具有明顯的差異。它主要是對(duì)散料物料進(jìn)行處理，其工作具有較高的效率，主要是由于它能夠連續(xù)作業(yè)，當(dāng)前，在國(guó)內(nèi)外均有著較為廣泛的使用。在國(guó)內(nèi)，斗輪堆取料機(jī)的應(yīng)用時(shí)間較短，最早應(yīng)用的領(lǐng)域?yàn)榇a頭與鋼廠。

1.2斗輪堆取料機(jī)的特點(diǎn)

其一，高效性。它主要運(yùn)用了帶式輸送機(jī)，滿足了散料的裝卸需求，同時(shí)其作業(yè)具有連續(xù)性，因此，工作效率較高。

其二，經(jīng)濟(jì)性。它對(duì)能耗的需求較小，使用的成本偏低，同時(shí)運(yùn)行具有穩(wěn)定性，再者其帶式輸送機(jī)的阻力較小，因此，功率消耗偏低［1］。

其三，簡(jiǎn)單性。它的自動(dòng)化特征十分顯著，在簡(jiǎn)單的操作基礎(chǔ)上，人員的勞動(dòng)強(qiáng)度有所降低，同時(shí)，工程的施工時(shí)間也較短，因此，利于投資成本的控制。

2　斗輪堆取料機(jī)工作裝置的意義

現(xiàn)階段，關(guān)于斗輪堆取料機(jī)工作裝置的研究相對(duì)較少，本文對(duì)其工作裝置性能進(jìn)行了深入的研究，通過對(duì)其靜力學(xué)的研究，利于斗輪堆取料機(jī)工作裝置的設(shè)計(jì)優(yōu)化。在工作裝置參數(shù)及作業(yè)工藝參數(shù)的設(shè)計(jì)得到優(yōu)化時(shí)，其參數(shù)能夠滿足剛度與強(qiáng)度的要求，進(jìn)而斗輪機(jī)的重量與單位功耗等均將有所減少［2］。

3　斗輪堆取料機(jī)工作裝置的性能

3.1裝置參數(shù)的確定

斗輪堆取料機(jī)工作參數(shù)的研究十分重要，此后，能夠?yàn)槎份啓C(jī)工作裝置的優(yōu)化設(shè)備與靜力學(xué)研究奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

裝置參數(shù)的確定主要體現(xiàn)在以下幾方面:斗輪受力、鏟斗切削速度、斗輪回轉(zhuǎn)速度與卸斗次數(shù)等。

斗輪受力具體內(nèi)容有圓周力與側(cè)向力，圓周力還分為提升力、摩擦力與挖掘力。斗輪機(jī)的挖掘力計(jì)算主要是利用斗輪驅(qū)動(dòng)電機(jī)的功率從而實(shí)現(xiàn)的，在此功率與提升功率進(jìn)行相減，二者的差值便是挖掘力。

鏟斗切削速度也可以稱之為挖掘速度、切削速度，它主要是指鏟斗的圓周速度，此速度與取料能力有著直接的聯(lián)系，其速度越高，則表示鏟斗切削物料的頻率越高，進(jìn)而其工作效率也越高?，F(xiàn)階段，鏟斗對(duì)于物料的卸載主要是借助重力從而實(shí)現(xiàn)，通常情況下是側(cè)面卸料。在其工作過程中，圓周速度會(huì)發(fā)揮一定的作用，離心力也隨之產(chǎn)生，離心力對(duì)卸載物料的重力有一定的削弱作用，一旦離心力、重力二者處于等值、方向相反時(shí)，物料的卸載則不能實(shí)現(xiàn)，此時(shí)的圓周速度可以稱之為臨界切割速度。當(dāng)臨界切割速度大于切割速度時(shí)，則可以進(jìn)行正常的卸料。

斗輪回轉(zhuǎn)速度的計(jì)算主要是依據(jù)斗輪直徑實(shí)現(xiàn)的。

斗輪堆取料機(jī)擁有兩種俯仰結(jié)構(gòu)，分別為整體式與非整體式，前者是指俯仰機(jī)構(gòu)在運(yùn)動(dòng)過程中，設(shè)備的各個(gè)部位將圍繞一個(gè)軸進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，本文的研究對(duì)象為整體式俯仰機(jī)構(gòu)。俯仰機(jī)構(gòu)的形式也分為兩種，一種為機(jī)械式、另一種為液壓式，本文研究的對(duì)象為液壓缸俯仰，此形式的應(yīng)用十分廣泛，主要是由于他具有一系列的優(yōu)點(diǎn)，如:較小的體積、少量的維修、簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)與可靠性、安全性、穩(wěn)定性等。本文研究的斗輪機(jī)所采用的機(jī)構(gòu)為液壓式。

3.2裝置參數(shù)的優(yōu)化

斗輪堆取料機(jī)工作裝置的參數(shù)主要有斗輪半徑、鏟斗容積、鏟斗數(shù)、斗輪切割速度、斗臂回轉(zhuǎn)速度、取料斗數(shù)。為了提高設(shè)計(jì)的水平，實(shí)現(xiàn)優(yōu)化設(shè)計(jì)，要保證參數(shù)的準(zhǔn)確性與可靠性，與此同時(shí)，參數(shù)也要符合強(qiáng)度、結(jié)構(gòu)布置、功耗、剛度及重量的需求。

在取料時(shí)，要保證其工作的連續(xù)性，同時(shí)鏟斗的物料要保證其處在裝滿的狀態(tài)，從而保證了取料的等量，在此基礎(chǔ)上，要對(duì)作業(yè)工藝參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。在工作裝置中，作業(yè)工藝參數(shù)扮演著重要的角色，主要是由于它與工作效率有著直接的關(guān)系，同時(shí)對(duì)于相關(guān)的功率也有一定的影響。作業(yè)工藝參數(shù)處在最佳值時(shí)，是指它滿足了工作效率的需求，同時(shí)其功耗也處在最小值、工作裝置的重量加權(quán)平均值也呈最小值。

作業(yè)工藝參與主要包括最大切片厚度、寬度與高度等。對(duì)于不同的工作裝置結(jié)構(gòu)來說，其對(duì)作業(yè)工藝參數(shù)的要求也有所不同，唯有具有了針對(duì)性的工藝參數(shù)，才能夠促進(jìn)機(jī)械工作效率的提升。同時(shí)，不同的作業(yè)工藝參數(shù)對(duì)工作裝置結(jié)構(gòu)參數(shù)的要求也具有針對(duì)性。

通過優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)及約束條件的確定，再利用優(yōu)化程序?qū)M(jìn)行進(jìn)行優(yōu)化，則實(shí)現(xiàn)了對(duì)工作裝置參數(shù)的優(yōu)化設(shè)計(jì)。在優(yōu)化后，斗輪的容積得到了增大，直徑得到了增加，進(jìn)而其切削速度也有所提高，最終斗輪機(jī)的整體工作效率也得到了相應(yīng)的提高。

3.3裝置力學(xué)特性

斗輪機(jī)俯仰鋼結(jié)構(gòu)是斗輪機(jī)的重要組成部分，屬于承載結(jié)構(gòu)件，在取料作業(yè)時(shí)，該結(jié)構(gòu)要保持較強(qiáng)的靈活性才能夠滿足實(shí)際作業(yè)的需求。鋼結(jié)構(gòu)的重量直接關(guān)系著整機(jī)的穩(wěn)定性，因此，為了保證整機(jī)經(jīng)濟(jì)性、穩(wěn)定性與安全性的提高，要逐漸減少鋼結(jié)構(gòu)的重量。在此基礎(chǔ)上，本文對(duì)其裝置的力學(xué)特性進(jìn)行了研究，旨在優(yōu)化鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。

在具體的力學(xué)分析中體現(xiàn)在兩方面，分別為立柱、骨架，同時(shí)對(duì)其強(qiáng)度可靠性也進(jìn)行了設(shè)計(jì)［3］。

4　結(jié)語

綜上所述，在社會(huì)經(jīng)濟(jì)日益發(fā)展的背景下，斗輪堆取料機(jī)的應(yīng)用也逐漸廣泛，其發(fā)展也具有了較高的速度，相信隨著研究的日益深入，我國(guó)斗輪堆取料機(jī)的能力也得到了顯著的提高。

［1］童正南，王開和.小型直卸式斗輪堆取料機(jī)工作裝置結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)［J］.天津輕工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào)，2012，02：61-70.

［2］李克，吳建南，全培濤.斗輪堆取料機(jī)工作裝置優(yōu)化數(shù)學(xué)模型的確定［J］.水運(yùn)工程，2011，11：22-26.

［3］李毅民，王英潔.臂式斗輪堆取料機(jī)俯仰液壓系統(tǒng)功能分析［J］.起重運(yùn)輸機(jī)械，2012，10：39-44.

洪波（1982.8—），男，漢族，江蘇邳州人，2005年畢業(yè)于華北電力大學(xué)，機(jī)械設(shè)計(jì)及其自動(dòng)化專業(yè)。2005年就職于中煤科工集團(tuán)武漢設(shè)計(jì)研究院有限公司，中級(jí)工程師，研究方向：煤礦機(jī)械。