1、1第一章 概述1.1 堆取料机简介斗轮堆取料机是现代化工业大宗散状物料连续装卸的高效设备，目前已经广泛应用于港口、码头、冶金、水泥、钢铁厂、焦化厂、储煤厂、发电厂等散料（矿石、煤、焦碳、砂石）存储料场的堆取作业。利 用 斗 轮 连 续 取 料 ， 用 机 上 的 带 式 输 送 机 连 续 堆 料 的 有 轨 式 装 卸 机 械 。 它 是散 状 物 料 （ 散 料 ） 储 料 场 内 的 专 用 机 械 ， 是 在 斗 轮 挖 掘 机 的 基 础 上 演 变 而 来 的 ，可 与 卸 车 （ 船 ） 机 、 带 式 输 送 机 、 装 船 （ 车 ） 机 组 成 储 料 场 运 输 机 械
2、化 系 统 ,生产 能 力 每 小 时 可 达 1 万 多 吨 。 斗 轮 堆 取 料 机 的 作 业 有 很 强 的 规 律 性 ， 易 实 现 自 动化 。 控 制 方 式 有 手 动 、 半 自 动 和 自 动 等 。 斗 轮 堆 取 料 机 按 结 构 分 臂 架 型 和 桥 架型 两 类 。 有 的 设 备 只 具 有 取 料 一 种 功 能 ， 称 斗 轮 取 料 机 。1.1.1 臂 架 型 斗 轮 堆 取 料 机 ：它 有 堆 料 和 取 料 两 种 作 业 方 式 。 堆 料 由 带 式 输 送 机 运 来 的 散 料 经 尾 车 卸 至 臂架 上 的 带 式 输 送 机 ，
3、 从 臂 架 前 端 抛 卸 至 料 场 。 通 过 整 机 的 运 行 ， 臂 架 的 回 转 、 俯仰 可 使 料 堆 形 成 梯 形 断 面 的 整 齐 形 状 。 取 料 是 通 过 臂 架 回 转 和 斗 轮 旋 转 连 续 实 现的 。 物 料 经 卸 料 板 卸 至 反 向 运 行 的 臂 架 带 式 输 送 机 上 ， 再 经 机 器 中 心 处 下 面 的 漏斗 卸 至 料 场 带 式 输 送 机 运 走 。 通 过 整 机 的 运 行 ， 臂 架 的 回 转 、 俯 仰 ， 可 使 斗 轮 将储 料 堆 的 物 料 取 尽 。 臂 架 型 斗 轮 堆 取 料 机 由 斗 轮
4、 机 构 、 回 转 机 构 、 带 式 输 送 机 、 尾 车 、 俯 仰 与 运行 机 构 组 成 （ 图 1） 。 斗 轮 机 构 ： 是 取 料 的 工 作 机 构 ， 包 括 斗 轮 及 其 驱 动 装 置 。 斗 轮 分 无 格 式 、半 格 式 和 有 格 式 3 种 。 无 格 式 斗 轮 的 铲 斗 没 有 斗 底 ， 在 非 卸 料 区 内 用 固 定 在 臂 架上 的 圆 弧 挡 板 堵 住 斗 中 散 料 ， 散 料 在 圆 弧 挡 板 上 滑 移 。 在 卸 料 区 内 没 有 圆 弧 挡 板而 有 一 个 固 定 的 斜 溜 槽 。 当 铲 斗 随 轮 体 旋 转
5、至 卸 料 区 时 ， 斗 中 物 料 在 自 重 作 用 下经 斜 溜 槽 滑 到 带 式 输 送 机 上 。 它 的 卸 料 区 间 大 ， 因 而 斗 轮 转 速 较 高 ， 可 提 高 作 业能 力 ， 能 卸 较 粘 物 料 。 半 格 式 斗 轮 的 结 构 与 无 格 式 相 似 ， 只 是 将 斗 壁 向 斗 轮 中 心延 伸 一 段 ， 使 圆 弧 挡 板 与 轮 体 之 间 的 距 离 加 大 ， 以 减 少 在 圆 弧 挡 板 与 轮 体 间 发 生2卡 料 的 可 能 性 。 有 格 式 斗 轮 的 每 个 铲 斗 的 斗 底 是 一 个 扇 形 斜 溜 槽 ， 在 非
6、 卸 料区 却 有 固 定 不 动 的 侧 挡 板 。 当 铲 斗 随 轮 体 旋 转 至 一 定 高 度 后 ,斗 中 散 料 开 始 沿 扇形 斜 溜 槽 向 斗 轮 中 心 滑 动 ,铲 斗 到 达 卸 料 区 后 ， 由 于 没 有 侧 挡 板 阻 挡 ， 散 料 经 斜溜 槽 、 卸 料 板 滑 到 带 式 输 送 机 上 。 有 格 式 斗 轮 卸 料 慢 ， 需 较 大 的 斗 轮 直 径 ， 但 不会 产 生 卡 料 现 象 ， 适 用 于 坚 硬 物 料 。 三 种 斗 轮 中 以 无 格 式 应 用 最 多 。 斗 轮 的 传 动方 式 有 机 械 与 液 压 两 种 ，
7、一 般 不 需 调 速 。图 1 臂 架 型 斗 轮 堆 取 料 机 回 转 机 构 ： 由 回 转 支 承 和 驱 动 装 置 两 部 分 组 成 ,用 以 使 臂 架 左 右 回 转 。 为保 证 臂 架 在 任 意 位 置 时 斗 铲 都 能 装 满 ,回 转 速 度 要 求 在 0.01 0.2 转 分 的 范 围内 按 一 定 规 律 实 现 自 动 无 级 调 节 。 大 多 用 直 流 电 动 机 或 液 压 驱 动 。 臂 架 带 式 输 送 机 ： 供 输 送 物 料 之 用 。 在 堆 料 、 取 料 作 业 时 ， 输 送 带 需 正 反向 运 行 。 尾 车 ： 将 料
8、 场 带 式 输 送 机 与 斗 轮 堆 取 料 机 联 系 在 一 起 的 机 构 。 料 场 带 式 输送 机 的 输 送 带 绕 过 尾 车 机 架 上 的 两 个 滚 筒 ， 呈 S 形 走 向 ,以 便 在 堆 料 时 把 物 料 由料 场 带 式 输 送 机 转 运 到 斗 轮 堆 取 料 机 上 去 。 俯 仰 机 构 和 运 行 机 构 ： 均 与 门 座 起 重 机 中 相 应 的 机 构 相 似 。桥 架 式 斗 轮 堆 取 料 机 ：1.1.2 桥 架 式 斗 轮 堆 取 料 机 桥 架 式 斗 轮 堆 取 料 机 按 桥 架 形 式 又 分 为 门 式 和 桥 式 两
9、种 。3 门 式 斗 轮 堆 取 料 机 ： 它 有 一 个 门 形 的 金 属 构 架 和 一 个 可 升 降 的 桥 架 。 门 架横 梁 上 有 一 条 固 定 的 和 一 条 可 移 动 且 可 双 向 运 行 的 堆 料 带 式 输 送 机 ， 在 门 架 一 侧的 料 场 带 式 输 送 机 线 上 设 有 随 门 架 运 行 的 尾 车 。 无 格 式 斗 轮 通 过 圆 形 滚 道 、 支 承轮 、 挡 轮 套 装 在 可 沿 升 降 桥 架 运 行 的 小 车 上 ， 桥 架 内 装 有 带 式 输 送 机 。 堆 料 时 ，物 料 经 料 场 带 式 输 送 机 、 尾 车
10、 转 至 堆 料 带 式 输 送 机 上 ， 最 后 抛 卸 至 料 场 。 通 过 门架 的 移 动 及 其 上 堆 料 带 式 输 送 机 的 运 行 ， 使 物 料 形 成 一 定 形 状 的 料 堆 。 取 料 时 ，由 横 向 运 行 的 小 车 及 其 上 旋 转 的 斗 轮 连 续 取 料 ， 物 料 在 卸 料 区 卸 到 桥 架 带 式 输 送机 上 ， 最 后 转 卸 到 料 场 带 式 输 送 机 运 走 。 通 过 桥 架 的 升 降 和 门 架 的 运 行 ， 可 将 料堆 取 尽 。 桥 式 斗 轮 取 料 机 ： 与 门 式 斗 轮 堆 取 料 机 在 结 构 上
11、 的 主 要 区 别 是 ： 它 没 有高 大 的 门 架 ,桥 架 是 固 定 不 升 降 的 ， 而 且 处 于 较 低 位 置 ； 没 有 堆 料 带 式 输 送 机 和尾 车 ； 在 斗 轮 的 前 方 有 固 定 在 小 车 上 的 料 耙 ， 小 车 运 行 时 带 动 料 耙 沿 料 堆 端 面 运动 ， 使 上 面 的 散 料 下 滑 ， 以 便 斗 轮 取 料 。 料 耙 还 能 使 由 堆 料 机 按 不 同 物 料 分 层 堆放 的 物 料 在 下 滑 时 混 匀 ， 因 此 往 往 又 称 为 桥 式 斗 轮 混 匀 取 料 机 。图 2 桥 架 式 斗 轮 堆 取 料
12、 机1.2 关于堆取料机的安装规范、要求国内堆取料机的安装规范及技术要求参照机械行业标准 JB/T7328-1994斗轮堆取料机安装验收技术规范执行。具体见规范 2-5 页 4.2: 堆取料机装配与安装技术要求。41.3 煤化工厂堆取料机的安装、改造1.3.1 目的由于煤化工厂 3#、4#焦炉异地大修工程需要，需要将备煤车间煤场的两台堆取料机搬迁到煤场安装。两台堆取料机同时保护性拆除。由于、的轨道及跨距不一样，所以安装到煤场的两台堆取料机需将门座体进行改造。1.3.2 主要搬迁改造内容及步骤堆取料机单台自重约 278t，由于使用年限长，为保证拆除重新安装安装后能正常工作，门座钢结构等只能整体拆
13、除运输。这些整体拆除的部件体积大、重量重，周围道路狭窄，为运输增加了难度。重新安装要保证堆取料机的走行、运转工作正常，各部位运转、传动装置在拆除、运输时要有保护措施以避免拆除及运输损伤。为保证重新安装后堆取料机的正常工作还必须对堆取料机的各部件进行检修、调整、更换已损各部位密封件。拆除、搬迁工作量：每台堆取料机整体约 278 吨，两台总搬迁量超过 556 吨。搬迁改造的步骤：先进行保护性拆除，运输到煤场后对门座进行改造，最后重新安装。1、堆取料机拆除顺序：制作两个临时支撑水平支撑悬臂梁悬臂机、尾车皮带抽出。卷好拆除尾车制作临时支撑水平支撑堆取料机后部变幅装置拆除变幅装置电气系统及液压系统拆除斗
14、轮装置拆除悬臂梁拆除主车司机室、变压室、配电室拆除5上部回转钢结构拆除悬臂梁皮带机电机减速机、回转电机减速机拆除下部回转钢结构拆除漏斗装置拆除门座整体拆除走行装置拆除2、堆取料机安装顺序：搭设备用钢平台 轨道精度检查 台车组安装 门座架改造安装回转轴承的安装 转盘安装 传动轴套与涡轮箱安装 门柱安装配重架安装 臂架安装 斗轮传动装置安装 悬臂皮带机的安装俯仰油缸的安装 其它附属设备安装尾车安装 电气设备调试6第二章 堆取料机设备介绍2.1 设备来源将煤化工厂备煤车间煤场的两台堆取料机保护性拆除，由于煤场、煤场的轨道及跨距不一样，所以安装到煤场的两台堆取料机需将门座体进行改造后搬迁到煤场进行安装
15、。设备改造相关材料由哈尔滨重型机器厂提供。哈尔滨重型机器厂成立于 1958 年，该厂前身为建工部所属金属结构厂。后改名为哈尔滨重型机器厂。61 年后归属于黑龙江省机械厅，68 年隶属于哈尔滨市机械工业局（既现在的哈尔滨金工资产有限公司） 。工厂现为国家二级企业，国家一级计量单位，是我国散状物料装卸设备的定点专业生产厂，曾荣获机械部企业管理奖、全国火电站建设联合立功竞赛优秀单位，是“ 国家重大技术装备国产化基地 21 户企业之一。2.2 设备的主要参数1 、斗轮堆取料机的主参数斗轮堆取料机的主参数是满足现场堆取料作业所必须的斗轮堆取料机自身参数的集合，是设备设计的重要依据与设备验收的重要依据。斗
16、轮堆取料机的主参数也是设备最基本的参数，包括：堆取料能力、斗轮直径、回转速度、俯仰臂有效长度、俯仰角度、大臂回转角度等。图 3 哈众公司全景图72、主参数的设计与选用 （1）斗轮堆取料机的能力斗轮堆取料机的能力是设备最重要的参数，根据设备类型与工况不同又分为堆料能力与取料能力。 取料能力是指斗轮堆取料机单位时间内所能挖取物料的多少，单位用 t/h 表示 ,在实际使用中又分为最大取料能力与平均取料能力。 最大取料能力是指斗轮在挖掘物料时所具有的瞬时最大能力，最大取料能力表示设备取料能力的峰值。 平均取料能力是指在取料作业时，在规定的标准形状料堆上连续工作一定的时间（通常大干 1-4 小时）操作者
17、根据规定的操作程序和方法进行操作，设备在这段时间可以达到的平均取料速度或平均每小时取料量。平均取料能大与料堆形状、设备类型、调速控制方式、操作方法等因素有关。 堆料能力是指设备在堆料工况时的能力，单位用 t/h 表示。设备常注明最大堆料能力。 最大堆料能力是指在堆料工况悬臂皮带机的最大通过量。 取料能力与堆料能力是供需双方共同制订的重要参数，其中平均取料能力关系到设备在较长一段时间范围内设备完成总取料量的多少或取走一定的物料量所花费的时间。它影响设备总的使用效果。最大取料能力是设备在取料作业时的峰值，在系统设计中应考虑各个环节允许最大取料能力的物料流量通过。最大堆料能力要求地面皮带机所送来的物
18、料流量小于或等于最大堆料能力，否则，有可能使设备在堆料时过载。 斗轮堆取料取料能力的确定与系统设计设备运转率要求等多方面因素有关涉及领域较广。 （2）斗轮直径斗轮直径通常是由最大取料能力来决定的。(3) 皮带的速度皮带的速度由皮带宽度、物料粒度、物料的磨损性来决定。（4）皮带的宽度皮带的宽度与皮带的速度共同决定皮带机的输送能力。悬臂皮带机的输送能力应满足堆料与取料两种工况的要求。皮带的宽度可根据皮带上物料的截面积公式计算得出。 8（5）俯仰速度堆取料机或取料机的俯仰速度是斗轮轴中心绕悬臂后铰点转动的线速度，堆料机的俯仰速度是悬臂皮带机前部改向滚筒中心线绕悬臂后铰点转动的线速度。在俯仰角度范围内
19、俯仰速度通常都是变化的，这种变化是机构本身决定的。实际设计中常限制俯仰的最高速度，在不影响设备自身的工作效率的情况下，应尽可能使俯仰速度降低，这是由于俯仰系统整体几何尺寸大，自重也较重，俯仰速度低可减小启、制动及运行时，对设备的振动，并减小冲击载荷，有利于提高机械传动件及钢结构的使用寿命，并可降低俯仰驱动装置电动机的功率。一般俯仰速度限制在46m/min 。俯仰的最高速度应在 6m/min 以下。较长悬臂的设备最高俯仰速度可取高值。中型设备最高俯仰速度应选 5m/min 左右。 (6) 俯仰角度俯仰角度是悬臂纵向中心线与过悬臂后铰轴中心线水平面的夹角。当悬臂前部高于此平面时称为上仰角度或正角度
20、，低于此平面时称为负角度或下俯角度。当悬臂梁处在水平位置时为零度。俯仰角度工作范围的确定首先要考虑能使悬臂皮带机正常工作，既在上下极限角度位置上物料不下滑。根据这个原则，通常斗轮堆取料机俯仰角度范围在-15 度到+15 度范围内。对于粒度较大且均匀的松散物料俯仰角度的绝对值应更小一些。俯仰角度还与堆料与取料状态下的料堆高度，悬臂后铰点的位置有关。取料时下俯角度以斗轮可以挖掘到料场底部物料为限。堆料状态上仰角度以斗轮下部或悬臂下部与规定的料堆高度留有 0.5-1 m 的间隙为宜。一般上仰角度和下俯的角度不一定相等。 （7）回转角度回转角度是指悬臂纵向中心线与地面皮带机前进方向中心线在水平面投影所
21、形成的夹角。取料机因不存在尾车的干涉问题，回转角度可达170 度。一般堆取料机或堆料机由于有尾车梁的限制，回转角度仅在110 度范围内。由于取料机回转角度范围大，在实际使用中可前进取料。使用的角度范围大约为-10 度到-90 度，+10 度到+90 度。也可后退取料，使用的角度范围是-90 度到-170 度，+90 度到+1709度。堆取料机正常取料的角度范围大约在- 10 度到-90 度与+10 度到+90 度。堆取料机的-90 到-110 度与+90 度到+110 度的角度范围一般仅用于堆料，不宜用于取料。这是因为斗轮取不到-11O 度到-170 度与+110 到+170 度范围内的物料。
22、当斗轮在-90 度到-110 度与+90 度到+110 度范围内取料时斗轮体容易发生推料堆现象，使回转机构产生过载。斗轮堆取料机工作的角度范围由自身几何形状与料场布置情况决定。（8）回转半径当悬臂位于水平位置时从斗轮中心到回转中心或从堆料机前部改向滚筒中心到回转中心的垂直距离称为回转半径，堆取料机回转半径可按斗轮可取到相邻设备基础下的物料来确定，如图 2。 取料时堆取料机 SR 可取到堆料机 S 基础下的物料。堆料机的回转半径可按悬臂在上仰到最高位置时物料可流到规定的料堆宽度位置即可。如果堆料机是要求为菱形布料的混匀堆料机，其回转半径应根据菱形布料的要求设计其具体数值。在同一料场的两台堆取料机
23、其回转半径可设计成两设备基础中心距的 1/2，但此时取料作业时常常发生物料塌方，使斗轮机构或回转机构过载。 （9）回转速度回转速度是指悬臂绕回转中心运动的转速，斗轮堆取料机或取料机在取料状态时回转速度影响取料能力与效率。回转速度不影响堆料时的能力与效率。为提高斗轮堆取料机或取料机的取料效率，回转装置采用调速回转，回转速度按下式规律变化：n=n0/cos 式中： n0 为 =0 时的回转速度； 为回转角度位置。采用上述规律调速时，当角度 =90 度时，n 为无穷大，这在实际应用中是不可能的。为此应限制最高回转速度使设备从某一角度位置开始到 90 度回转速度不变。一般限定斗轮在回转时的斗轮处的最高
24、线速度小于或等于 30-50 m/min，对应的回转转速为 0.15-0.2r/min。最合理的回转最高速度是斗轮直径的 4-6 倍。调速的角度范围是 0 度到 70 度，在 70 度至 90 度为恒定转速。回转速度同时也影响取料能10力，它是一个与取料能力相关的参数。由于斗轮堆取料机自重较大，回转体部分绕回转中心的转动惯量非常大，限定最高回转速度可缩短启。制动的时间，并减小冲击与振动使设备运行更加平稳。堆料机回转装置一般不进行调速。回转速度可比堆取制机或取料机的回转速度低一些。 （10）轮压轮压是制造商与用户商定的单个车轮对钢轨的作用载荷。对同一质量的设备轮压的大小可通过调整车轮的数量来解决
25、。轮压的大小还会影响钢轨的强度与型号的选择、基础的土建设计。通常斗轮堆取料机最大轮正限制在 250kN 以内过大的轮压会加大土建的投资，而过小的轮压会使驱动轮容易产生打滑，增加设备自重。轮压除考虑竖直载荷外还应考虑水平方向的载荷。（11）轨道中心距斗轮堆取料机走行两钢轨中心线的垂直距离称为轨道中心距。 轨道中心距通常按 1 5 倍的回转半径来设计对侧三支点支承的走行装置，轨道中心距可按 1/4倍的回转半径来设计。轨道中心距对设备本身的主要影响其稳定性，故轨道中心更不可过小。同时，过小的轨道中心距会使设备在回转与俯仰的过程中设备轮压变化过大，使驱动轮打滑或轮压过载。当轨道中心距过大时会多占用料场
26、的有效利用面积，影响场地的利用率。轨道中心距还与设备自身几何布置需要与料场设备布置需要有关。 （12）走行速度走行速度是斗轮堆取料机在钢轨上运行时的速度。走行速度的确定与设备类型、取料进尺距离有关。走行速度又分为调车速度与工作速度。调车速度常取 30m/min,其原因与回转转速确定原则相同。堆料工作时走行速度要求不高，通常小于 30 m/min 。取料工作时走行速度一般取 7 m/min。对于大车走行每次进尺走行距离特别小的设备，取料工作走行速度可按下式选取：v = 10t m/min ( 11)式中： v 为取料时的走行速度； t 为大车每次进尺距离。取料工作速度一般不宜过高，原因是当工作速度过高时停车位置误差较大，取料
