斗輪堆取料機工作裝置性能的研究

蘇 杰

（哈爾濱博強機器人技術有限公司，黑龍江 哈爾濱150000)

斗輪堆取料機是在斗輪挖掘機的基礎之上慢慢發展起來的，是斗輪挖掘機發展過程中，伴隨著技術的不斷成熟派生出來的一個分支，毋庸置疑，斗輪堆取料機的參數設計以及結構設計借鑒了斗輪挖掘機的設計經驗。國外許多著名的斗輪挖掘機生產廠也都在生產斗輪堆取料機，如德國的曼——塔克拉夫公司以及奧地利鋼鐵聯合公司(簡稱:奧鋼聯)等。

1 斗輪堆取料機在國內的發展歷程

跟國外相比較，我國斗輪堆取料機的應用起步比較晚，最早的斗輪堆取料機設計可以追溯到1966年。當時那個年代國內部分鋼廠以及碼頭急需使用斗輪堆取料機設備。為滿足當時的社會要求，科研工作人員開發了我國第一代的斗輪堆取料機。這標志著我國已經具備了制造大型散料輸送機械的能力。進入20世紀80年代，伴隨著電力工業和鋼鐵工業的快速發展，斗輪堆取料機的發展事業也得到了迅速的發展，并且在電力部門的使用數量有了很大的提高，同時在港口上的使用量日益劇增。20世紀90年代，國內斗輪堆取料機的事業向著數量更多，應用更廣泛的方向發展。在鋼鐵企業、電力企業以及各大港口都可以看到斗輪堆取料機的應用場景。尤其在港口，人們已經把斗輪堆取料機當作了一種港口機械使用了。在斗輪堆取料機的出口方面，國內的產品還比較少，大多數出口的產品是和某些成套項目共同出口到其他國家。其次是和國外的某些公司聯合制造，目的是為了斗輪堆取料機制造焊接件和機械加工件出口。產品的出口和技術的引進在一定程度上，大大縮小了國產設備和國外設備的差距，使國內本行業的產品在質量上有了很大的提高。目前國內的產品質量基本可以滿足國內用戶的需求。國內生產的第一臺用于高寒地區的斗輪堆取料機是DQL1600/1600·35機型，如今正運行于內蒙古地區的霍林河礦區。國內已經開展了斗輪堆取料機自動化控制方面的研究，已經有能力生產帶有半自動微機程控系統的機型，并且控制水平已到20世紀70年代末國際水平。

2 斗輪堆取料機的基本結構與工作原理

根據懸臂式斗輪堆取料機前臂架變幅形式的不同，可以分為整體變幅式和臂架變幅系統平衡配重式。斗輪堆取料機能夠完成兩種工況的作業方式一個是堆料，另一個是取料工況。堆料作業時，首先利用液壓油虹做升降運動把尾車頭部升高到堆料位置，然后啟動回轉機構和俯仰機構配合運動將斗輪堆取料機前臂架轉到堆料位置，然后啟前臂架帶式輸送機和斗輪機構。物料經地面帶式輸送機轉運到尾車皮帶輸送機，并將物料卸到前臂架帶式輸送機上，物料運至斗輪堆取料機前臂架頭部處經斗輪機構卸至料場。一般情況下堆料模式分為：斷續行走堆料，連續旋轉堆料，以及定點堆料。其中定點堆料就是先在初始點堆到一定高度后，大車行走一步距離繼續堆料，料堆到一定高度之后，前臂架回轉一定角度繼續堆料，料堆到規定的高度后再回轉角度，當前臂架回轉到和軌道恰恰垂直時，大車后退一步距離，前臂架反向回轉堆料，來回重復，直到完成設定的長度，這種堆料方式動作單一，而且操作簡單。物料堆放在軌道兩側的具體位置和物料堆積的實際高度可由斗輪堆取料機各機構的合理配合運動來完成。斗輪堆取料機堆料有人工手動操作和自動化控制操作兩種方法。人工手動操作方法適用于少量物料隨意的堆放，自動化控制操作適用于大量物料并且按一定要求合理的堆放。另外在取料作業時，首先需要解開尾車上的掛鉤裝置，讓尾車架與堆取料機脫離后，通過液壓油缺升降運動使尾部帶式輸送機慢慢地下降到水平位置，然后接著啟動斗輪驅動機構使斗輪轉動，這時候斗輪堆取料機前臂架繞回轉中心作往復回轉運動，滬斗便切入料堆挖取物料，等到物料提升到輪體上部時靠物料自重落到卸料槽區域內，再通過溜料裝置進而滑到前臂架帶式輸送機上，最后通過安裝在回轉平臺和門座上的料斗卸到地面帶式輸送機膠帶上，前臂架每完成一次回轉動作，主機前進一個吃料深度466mm(額定取料為2500t/h時)。然后前臂架朝著相反的方向轉動去取料，取完一工藝料層后，前臂架重新回轉到另一個工藝料層起點并將斗輪機構下降或者上升2600mrn(斗輪半徑)重復上述動作再進行取料作業。每次開始新的料層時，要控制好斗輪堆取料機向后行走的距離和前臂架向下俯仰的角度，目的是為了確保料層縱向和垂直兩個方向的取料深度。一個工藝料層的長度以前臂架不碰到料堆是為了依據確定，每個工藝料層的切取是通過人工選好初始點，利用PLC程序控制，直至將這個工藝料層的物料取走。

3 斗輪堆取料機的工作裝置的運動分析

總的來說，斗輪堆取料機有大車行走，上部結構回轉和臂架俯仰三種主要運動配合，主要工作原理是通過斗輪機構，懸臂膠帶機以及尾車膠帶機的運轉之后，最終實現對物料的高低位取送和堆存。斗輪堆取料機的堆料作業工況可以分為三類，第一是斷續性的行走堆料，一般情況下，工作時進行行走定點分層堆積，并且料堆的形狀是矩形狀，這樣不但使堆場利用率提高，而且還有利于環境的保護。第二是連續旋轉堆料，斗輪堆取料機作業過程中，臂架始終固定在預定堆積高度上，目的是為了能夠往返旋轉堆積，在斗輪堆取料機工作達到設定次數之后，行走機構稍微地移動，重新設定一個距離，然后讓斗輪堆取料機連續進行堆料作業。第三是斷續旋轉外加斷續行走定點堆料，第一堆分成數層進行堆積，目的是為了減少塵土飛揚。至于換層則需要由高度檢測器發出指令，最后一層堆完后，臂架高度依然保持不變。按預先設定好的旋轉方向和角度依次旋轉到第二料堆，然后繼續堆積，每次達到一個旋轉范圍后，就需要開動行走機構稍微地移動一個設定距離，依照這樣下去，一直堆積到原本設定好的料堆長度后停止作業即可。

4 結語

由于斗輪堆取料機前臂架結構復雜，外型龐大以及體積笨重，并且斗輪堆取料機工作的外部環境比較惡劣，另外前臂架本身的運行情況也比較復雜，在未來使用斗輪堆取料機時可以對前臂架結構的受力情況做更加詳細的分析，例如考慮斗輪和物料間的摩擦力、斗輪卸料時對前臂架的沖擊力、前臂架回轉啟動及停止時的慣性力以及工作過程中的風載荷。做好這些細節工作，相信斗輪堆取料機的前景會更加輝煌。