懸臂式斗輪取料機的取料探討

唐堂

摘 要：結(jié)合對懸臂式斗輪取料機取料方式的描述，對其計算公式在真實運用過程中的合理性探討和分析。

關(guān)鍵字：斗輪機；取料方式；初始角；進給量；切削寬度；切削體積

中圖分類號：TH2 文獻標識碼：A

懸臂式斗輪取料機（下文中簡稱斗輪機）簡介：

懸臂式斗輪取料機是從上世紀初期開始由采礦用斗輪挖掘機演變而來的。斗輪機為連續(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，是堆取散狀物料的現(xiàn)代化機械設(shè)備之一。它與卸船機（堆料機）和料場地面膠帶輸送機組成機械化貯料系統(tǒng)，使料場物料的堆放和收取作業(yè)完全實現(xiàn)機械化與自動化。

1 取料方式

斗輪機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構(gòu)將斗輪下降一個距離進行下一層物料的切取。斗輪下降距離設(shè)計時一般等于半個斗輪半徑R（在國內(nèi)及多數(shù)國家的計算慣例）。斗輪在料堆的某一層上取料時，其取料運動程序：操作者將斗輪調(diào)整到所取物料層，主機前行一個進給量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，主機再前行一個進給量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作往返運動，直至取完這一料層能取到的物料。

斗輪機在取料時斗輪繞斗輪軸自轉(zhuǎn)，并隨著臂架作往復回轉(zhuǎn)公轉(zhuǎn)運動，斗子方可以連續(xù)的切取物料，由此運動特性可知斗子上的任一點在取料時其運動軌跡為空間的螺旋線。

2 斗輪取料機時前臂架回轉(zhuǎn)角度的分析

2.1斗輪機回轉(zhuǎn)取料初始角分析

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

在料場設(shè)計中考慮到軌道布置、設(shè)備維修、安裝、人員活動等原因，堆場離軌道有一定的距離的才有物料，因此斗輪取料時初始角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初始角φi也是變化的。設(shè)：取第一層（最上層）物料時的初始角為φ1，取第二層物料時的初始角為φ2……。

2.2斗輪機回轉(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)計斗輪機回轉(zhuǎn)取料時，各個設(shè)計單位一般將終止角令設(shè)φi′=60°，當斗輪臂架回轉(zhuǎn)角度Φ>60°時回轉(zhuǎn)速度依然按60°勻速運動不作變化。原因有以下二點：

首先，若前臂架以勻速回轉(zhuǎn)，當回轉(zhuǎn)角度φ=60°時，因為斗子tφ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)計時前臂架回轉(zhuǎn)角度一般控制在60°之內(nèi)按變速取料設(shè)計，當臂架回轉(zhuǎn)角度Φ>60°時回轉(zhuǎn)速度依然按cos60°的速度設(shè)計。

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

2.3對切削厚度tφ=t·cosφ的實用性的討論

設(shè)前臂架回轉(zhuǎn)中心至斗唇半徑為R1，（見圖1）

經(jīng)過實際設(shè)備代值運算：（2）式與（1）式所得結(jié)果其值非常接近。當φ=0到60°時，用（1）式計算的值比用（2）式所算的值相差最大只有0.19%，所以用tφ= tcosφ公式進行斗輪取料計算時能滿足設(shè)計的要求。

3 討論一個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算

3.1一個斗子所切取的切削體積的計算（見圖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，同時在不同層次取料時R1也會變化。所以計算斗輪機取料理論生存率時應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每個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斗子切削平均體積，才是計算理論取料生產(chǎn)率時斗子切取切削的真實體積。

參考文獻

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