堆取料機斗輪機構的改造

王文軍，肖正娟，彭洪友

（1.四川鴻艦重型機械制造有限責任公司，四川攀枝花 617063；2.攀鋼鈦業有限責任公司鈦冶煉廠，四川攀枝花 617063）

0 引言

斗輪堆取料機是現代化工業大宗散狀物料連續裝卸的高效設備，廣泛應用于港口、碼頭、冶金、水泥、鋼鐵廠、焦化廠、儲煤廠、發電廠等散料（礦石、煤、焦碳、砂石）存儲料場的堆取作業。斗輪是取料機構，裝于臂架的頭部，由液壓馬達驅動，通過斗輪的旋轉，配合堆取料機的行走、俯仰，逐層或按階梯形方式分層取料。

煉鐵廠原1號斗輪堆取料機作為原料場的重要設備直接影響煉鐵廠原料供應，運行時斗輪機構故障率較高，嚴重制約了正常生產。

1 改造前狀況

（1）煉鐵廠原料場1號堆取料機主要技術參數：額定取料能力600 t/h，額定堆料能力1000 t/h，懸臂皮帶機寬度1 m，懸臂皮帶機帶速2 m/s，斗輪回轉直徑5 m，斗數8個，斗容0.23 m3，斗輪額定轉速（0～8）r/min，回轉半徑 30 m。

（2）堆取散料的種類。塊礦：堆比重（2～2.3）t/m3，粒度（10～40）mm。粉礦：堆比重（2.2～2.7）t/m3，粒度＜6 mm。球團礦：堆比重（2.4～2.6）t/m3，粒度（9～16）mm。

（3）煉鐵廠原料場現場為露天作業，粉塵較大，堆取料機為24 h連續工作制，全年360 d不間歇工作，工況十分惡劣。

2 改造前的問題

2.1 結構組成

斗輪驅動裝置由液壓馬達、油泵、電動機、溢流閥等組成。電機接通電源后旋轉，通過聯軸器帶動油泵在額定轉速下工作，壓力油通過管路作用于液壓馬達。液壓馬達通過減速裝置驅動斗輪旋轉，完成取料作業。改造前的斗輪機構如圖1所示，主要由鏟斗、斗輪、溜料板、斗輪軸、斗輪減速機等部件組成。

圖1 改造前斗輪機構

2.2 工作原理

斗輪機構工作時，斗輪減速機和液壓馬達驅動斗輪軸旋轉，使斗輪轉動，鏟斗切入物料堆挖取物料，物料沿弧形導料板轉動到卸料區，由于卸料區沒有弧形導料板擋住物料，物料依靠自重卸到溜料板上，最后落到皮帶上，通過皮帶的運轉輸送物料。

2.3 存在的問題

（1）原斗輪體為有格式結構，物料要經過斗輪體的內表面卸出，卸料區間較小，卸料角70°～93°，故斗輪轉速較低，否則物料來不及卸出。對于相同尺寸的斗輪，有格式斗輪卸料能力較無格式結構低。且有格式斗輪卸料慢，需較大的斗輪直徑。有格式斗輪體工作表面大，較容易粘結物料，清掃格子內表面比較困難。

（2）原斗輪機構靠近輪體一側的軸承因負荷較大，且密封不可靠，粉塵容易進入軸承內部，造成軸承損壞，軸承須經常更換，更換軸承時須從減速機一側拆裝，結構合理造成拆裝的部件較多，耗時費力。

（3）原斗輪體與斗輪軸采用法蘭盤聯接，用18顆M24 mm螺栓固定，由于法蘭盤焊接在斗輪軸上，結構、工藝性差，且聯接強度低。原料場現場24 h不間斷作業，工作強度大，法蘭盤抗剪切強度不夠，作業時焊縫處經常開裂，也經常發生螺栓被剪斷的情況，法蘭盤需經常更換、檢修。法蘭盤拆裝困難，影響了取料進度，嚴重制約了正常的生產。

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3 改造方案

3.1 斗輪體格式

為提高斗輪機構的取料效率，斗輪體由有格式改為無格式結構（圖2）。與有格式斗輪相比，無格式斗輪具有以下優缺點。

（1）在無格式斗輪中，物料在重力的作用下直接脫離斗壁和斗底，不需要經過斗輪體的內表面，直接落入卸料裝置（溜料板）上，卸料區間增大，卸料角能達到130°。

（2）無格式斗輪可以取較高的斗輪轉速，為有格式斗輪轉速的（1.5～2）倍。同樣尺寸和重量的斗輪，無格式斗輪的生產能力可以提高1倍。

（3）無格式斗輪的缺點是卸料高度大，需要在斗輪內設置較復雜的圓弧擋板和卸料裝置，并且卸料時對圓弧擋板和卸料裝置的磨損較大。

圖2 斗輪體結構形式

3.2 斗輪體結構

原料場現場裝卸料車輛較多，容易造成物料受碾壓，取料阻力增大。為適應取塊礦的沖擊及料堆受碾壓造成的取料阻力增大的工況，斗輪體采用輪輻式結構，斗輪體輪輻加厚，輪輻蓋板厚度16 mm，腹板厚度12 mm，主要材料均采用Q345B。

3.3 聯接方式

（1）為提高斗輪體與花鍵套聯接的抗剪能力，采用8顆M36 mm鉸制孔螺栓連接，其分布圓周直徑加大到Φ580 mm。

（3）斗輪體與斗輪軸的聯接由法蘭盤聯接改為花鍵套聯接，并用雙圓螺母固定，為提高螺紋強度，采用梯形螺紋。加長斗輪軸端頭，把雙圓螺母壓在斗輪體外部，方便斗輪體的拆裝。

3.4 軸承密封結構

（1）為便于維護，靠近輪體一側的軸承改為可以從輪體的一側進行裝拆，軸承定位采用帶梯形螺紋的圓螺母，并用鎖緊扣防松。

（2）為解決靠近輪體一側的軸承因密封不可靠，粉塵易進入軸承內部，造成軸承損壞的問題。采用雙層密封結構，內層采用進口剖分式油封，外層采用氈圈，為便于更換油封，密封蓋采用剖分式結構，斗輪軸承潤滑配置手動干油泵及配管。

3.5 裝卸機構

（1）鏟斗斗齒與斗子采用螺栓緊固后再焊接，斗齒材料為ZGMn13耐磨鑄鋼，斗體、斗刃、耳座等部位材料均為Q345B。

（2）卸料裝置（溜料板），圓弧擋板均裝有耐磨襯板，襯板厚度16 mm，卸料裝置襯板與水平方向的夾角為60°。

3.6 減速機構

斗輪減速機采用中硬齒面，低速級傳動采用人字齒，焊接箱體，配套液壓馬達型號為NHM31-3500B。

4 改造效果

改造后的斗輪機構主要增重部分是斗輪體輪輻的加厚和斗輪軸的加長，斗輪體重約3080 kg，斗輪機構（包括斗輪減速機、液壓馬達）重11 300 kg，重量與已完成改造的3號堆取料機接近。改造后的斗輪機構經過數年使用，運行平穩，卸料能力由改造前的600 t/h提高到800 t/h。斗輪軸聯接牢靠，軸承密封可靠，設備運行數年未出現斗輪軸損壞，聯接失效，軸承密封良好，未發生因粉塵進入而損壞的情況。卸料裝置和圓弧擋板加裝耐磨襯板，提高了斗輪機構的使用壽命。改造后，斗輪機構故障率明顯降低、可維護性好，維護費用降低，滿足使用壽命要求，取料能力得到較大的提高。

［1］成大先.機械設計手冊［M］.北京：化學工業出版社，2002.

［2］汪建業.重型機械標準［M］.云南：云南科技出版社，2008.

［3］洪致育，林良明.連續運輸機［M］.北京：機械工業出版社，1982.