橋式雙斗輪混勻取料機(jī)斗輪驅(qū)動(dòng)功率計(jì)算研究

李偉，宗曉紅

（湖南長(zhǎng)重機(jī)器股份有限公司技術(shù)研發(fā)中心,湖南 長(zhǎng)沙 410000）

橋式雙斗輪混勻取料機(jī)是與混勻堆料機(jī)配套使用的二次料場(chǎng)原料處理設(shè)備。可用于鋼鐵、建材、有色冶金、化工等部門的均化原料場(chǎng)。該機(jī)在料堆端部進(jìn)行作業(yè)，通過斗輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)將已堆好的物料均勻取下，雙斗輪機(jī)構(gòu)是該設(shè)備的核心，故其驅(qū)動(dòng)部分的計(jì)算顯得尤為重要，本文將詳細(xì)分析斗輪驅(qū)動(dòng)部分功率的計(jì)算原理及參數(shù)的確定依據(jù)。

1 橋式雙斗輪混勻取料機(jī)工作原理分析

對(duì)雙斗輪驅(qū)動(dòng)功率進(jìn)行計(jì)算，首先得了解斗輪機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)、工作原理以及橋式雙斗輪混勻取料機(jī)的工況。

1.1 斗輪機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)及工作原理分析

橋式雙斗輪混勻取料機(jī)由眾多的部件組成，其中斗輪機(jī)構(gòu)為其核心的執(zhí)行部件，斗輪機(jī)構(gòu)由斗子、輪體、圓弧擋料板、中心落料斗、驅(qū)動(dòng)裝置、拉緊鏈輪裝置等組成，如圖1。

斗輪采用鏈傳動(dòng)，每一個(gè)斗輪設(shè)有一組驅(qū)動(dòng)鏈輪，二組張緊鏈輪，成三角形布置，驅(qū)動(dòng)鏈輪設(shè)置在上方；每個(gè)斗輪上有10個(gè)可以沿斗輪外緣翻轉(zhuǎn)的雙向帶齒的料斗，料斗為無格式結(jié)構(gòu)，與圓弧擋料板配合形成取料斗容。料斗形狀設(shè)計(jì)成寬而淺，能較好減少粘料，返料情況。斗子可調(diào)整拉桿轉(zhuǎn)換方向。

圖1 斗輪機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)圖

該機(jī)重心較低，斗輪在料堆底部進(jìn)行取料作業(yè)。斗輪由小車上的支承輥支承。工作時(shí)有自身的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和在橋架上的左右移動(dòng)。斗輪的一側(cè)裝有由若干塊鏈輪板組成的大鏈輪，大鏈輪通過鏈條和由電動(dòng)機(jī)、液力偶合器、減速箱驅(qū)動(dòng)的小鏈輪嚙合傳動(dòng)，帶動(dòng)斗輪旋轉(zhuǎn)；斗輪在橋架上的移動(dòng)則由小車驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)完成。

1.2 橋式雙斗輪混勻取料機(jī)工況分析

工作時(shí)，料場(chǎng)系統(tǒng)啟動(dòng)，隨后啟動(dòng)橋架帶式輸送機(jī)，延時(shí)開動(dòng)斗輪、小車驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，小車驅(qū)動(dòng)通過鋼絲繩卷?yè)P(yáng)，帶動(dòng)小車在橋架上左右移動(dòng)。

隨著斗輪旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和小車左右移動(dòng)，料耙源源不斷地將料堆上各層物料均勻耙下，由斗輪挖取送至橋架帶式輸送機(jī)，再由橋架帶式輸送機(jī)端部料斗送至料場(chǎng)帶式輸送機(jī)，當(dāng)小車運(yùn)行至橋架端部限位時(shí)，小車驅(qū)動(dòng)停止工作，走行機(jī)構(gòu)啟動(dòng)，進(jìn)給一個(gè)預(yù)先給定的距離后停止，小車驅(qū)動(dòng)啟動(dòng)，下一個(gè)循環(huán)開始。

由上面的分析可以看出，斗輪機(jī)構(gòu)在整個(gè)作業(yè)的過程中，需要克服斗子切屑阻力、物料提升阻力、圓弧擋料板的摩擦阻力等3個(gè)主要負(fù)載。其受力是動(dòng)態(tài)變化的，并且是連續(xù)的，如圖2所示。

圖2 斗輪堆取料機(jī)工況示意圖

2 斗輪機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)功率的計(jì)算

斗輪的驅(qū)動(dòng)功率可拆解為斗輪的切削功率、斗輪對(duì)物料的提升功率、斗輪旋轉(zhuǎn)與圓弧擋料板的摩擦功率3部分，需要依次計(jì)算相加即為總驅(qū)動(dòng)功率。

2.1 電機(jī)總功率計(jì)算

式中：Nc切削功率，kW；Nh物料提升功率，kW；Nu圓弧擋料板摩擦功率，kW；η為總傳動(dòng)效率，取η。

2.2 斗輪機(jī)構(gòu)主要參數(shù)計(jì)算

2.2.1 理論生產(chǎn)率的確定

斗輪在橋架上往返走行至端頭的制動(dòng)—換向—起動(dòng)時(shí)間為t1，大車走行機(jī)構(gòu)起動(dòng)—進(jìn)給—制動(dòng)時(shí)間為t2，以上兩個(gè)時(shí)間為一個(gè)工作流程中的輔助時(shí)間，也就是說這個(gè)時(shí)間斗輪是沒有進(jìn)行取料工作的，那么理論生產(chǎn)率Q1的計(jì)算

式中：Q為額定生產(chǎn)率，t/h；c為每小時(shí)的工作循環(huán)次數(shù)，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)t1取5s、t2取4s。

2.2.2 單斗容積q計(jì)算

式中：n 為斗輪轉(zhuǎn)速；k為斗容積數(shù)，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)取1.1（如圖2所示，當(dāng)一個(gè)斗輪在料堆中部飽和取料時(shí)，另一個(gè)斗輪處于料堆邊緣，基本取不到物料，所以綜合考慮，k取1.1）；Z為一個(gè)斗輪的斗子數(shù)量；γ為物料堆積密度，t/m3；q單斗容積，m3。

2.2 斗輪切削功率計(jì)算

2.3 物料提升功率計(jì)算

由公式Nh=Q1h/367

式中：Q1為理論生產(chǎn)率，t/h；h為物料提升高度，m。

2.4 圓弧擋料板摩擦功率計(jì)算

式中：q為單斗容積，m3；γ為物料堆積密度，t/m3；μ為摩擦系數(shù)；V為切削速度，m/s。

3 結(jié)語(yǔ)

本文詳細(xì)分析了雙斗輪混勻取料機(jī)斗輪機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式及工作原理，并對(duì)斗輪機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)部分需要克服的阻力進(jìn)行了詳細(xì)分析，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了驅(qū)動(dòng)功率計(jì)算的分析。可為雙斗輪取料機(jī)斗輪機(jī)構(gòu)功率計(jì)算提供指導(dǎo)，并為其它同類產(chǎn)品提供參考。