新型臂式斗轮堆取料机研制

新型臂式斗轮堆取料机研制

邰运辉

华电曹妃甸重工装备有限公司河北省唐山市063200

摘要：新型臂式斗轮堆取料机是利用斗轮连续取料，是一种大型、连续、高效的散料装卸机械，适用于长方形料场，是目前应用最广最多的一种散料堆取设备。在保证料场存储能力的同时，料场面积日趋缩小，这将带来整机高度增加、钢结构重量增多、轨道两侧轨下距离增加、斗轮悬臂俯仰角度增大、整机重心偏移较大等一系列技术难题，任何一个参数的改善都会建立在牺牲其它参数的基础上，必须在众多方案中找到一个平衡点，做到结构最优化。本文就新型臂式斗轮堆取料机研制展开详细的讨论。

关键词：新型臂式斗轮堆取料机；整机重心偏移；钢结构

一、研究的必要性

1、国内外技术动态

1960年，从国外引进的第一批斗轮机是我国对斗轮机应用、研究和开发工作的开始，第一台型号DQ5030的斗轮堆取料机由哈尔滨重型机械厂于1970年研制成功，进入20世纪80年代随着电力工业和钢铁工业的发展，在电力部门的使用数量有很大提高，并且在港口上的使用量剧增。20世纪90年代国内斗轮堆取料机的事业向着更多、应用更广的方向发展。截至到目前，应用比较多的机型生产能力已经达到1500TPH～4000TPH。国内已有为巴西淡水河谷设计10000TPH大型斗轮堆取料机的业绩。

在国外，不少公司和制造单位已经推出大能力的悬臂式斗轮堆取料机。比如：TAKRAFGmbH官方网站公布的可生产的取料机为：能力500～20000TPH，轨距6～20m，臂长25～60m；UNIVERSALWORLDWIDELLC公司公布的最大取料机能力已经达到12000TPH，50m臂长；IshikawajimaTransportMachineryCo.，Ltd.（IUK）给澳大利亚Newcastle，N.S.W.提供了8000TPH，59m悬臂的取料机，给加拿大WestshoreTerminalsLtd提供了6，500/4，500lt/h的堆取料机设备。

公司研制新型臂式斗轮堆取料机是根据华润锦州电厂实际需求而研制的产品。

2、项目研究的必要性及可行性

新型臂式斗轮堆取料机是利用斗轮连续取料，，是一种大型、连续、高效的散料装卸机械，适用于长方形料场，是目前应用最广最多的一种散料堆取设备。在保证料场存储能力的同时，料场面积日趋缩小，这将带来整机高度增加、钢结构重量增多、轨道两侧轨下距离增加、斗轮悬臂俯仰角度增大、整机重心偏移较大等一系列技术难题，任何一个参数的改善都会建立在牺牲其它参数的基础上，必须在众多方案中找到一个平衡点，做到结构最优化。1、研究整机钢结构布置：主要确定整机高度、关键位置高度、俯仰角度等重要参数，确定俯仰钢结构、回转平台、门座架、行走机构等的结构形式；2、利用有限元计算进行结构优化：由于前臂架俯仰角度较大，导致整机重心偏离回转中心较多，存在倾翻的危险，必须通过有限元计算，保证整机结构稳定性及结构强度。在此基础上，进一步通过计算提高钢结构的承载能力，降低设备重量；3、尾车俯仰油缸选型：由于整机高度增加，导致尾车高度和长度增加，对油缸的型号、行程等影响很大，在保证结构性能的前提下，合理布置油缸位置，选择油缸型号，最大程度的降低成本；4、主要进行漏斗、溜料板、导料槽等的结构优化，直接采用耐磨板代替底板加耐磨衬板的形式，降低成本且便于更换。随着工业生产规模的不断扩大，生产效率日益提高，以及产品生产过程中物料装卸搬运费用所占比例逐渐增加，促使大型或高效装卸设备的需求量不断增长。装卸设备越来越大，能力越来越高，并对能耗和可靠性提出更高的要求。装卸设备已成为自动化生产流程中的重要环节。总得来说，装卸设备将朝着大型化、高效化、集成化、专用化、性能自动化以及智能化等方向发展。

二、项目研究目标及主要内容

1、项目研究目标及内容

（1）研究内容

1、研究整机钢结构布置设计和优化：

主要进行钢结构的合理布置，实现功能、受力、工艺统一平衡。

2、大型设备功率计算及配套件合理选型：

主要研究各功率计算，如何合理选择计算过程系数，最终实现配套件合理选型。

3、利用有限元计算进行结构优化：

主要研究如何控制应力、变形、振动，优化材料资源配置。

4、设计数据检测：

主要是在设备运行期，对设计数据的检测，如功率、应力、变形。一是对设计对平的验证，也是为超大型设备的设计做好铺垫。

（2）研究目标

1、研究整机钢结构布置设计和优化

2、大型设备功率计算及配套件合理选型

3、利用有限元计算进行结构优化

4、设计数据检测

三、项目研究技术路线

1、项目研究技术路线

依托锦州斗轮机项目，配备相应的技术团队，采用理论研究和实际使用经验相结合的方法进行相关技术的研究，首先由主设进行总图布置，画出相应方案图纸再交由力学进行有限元计算，通过ansys软件对整机进行建模，并分析各工况时的钢结构的应力应变情况，来确定该结构是否满足设计要求，如不满足要求则修改方案直至满足设计要求为止，计算完成后，再由主设对其进行详细方案布置，该新型臂式斗轮堆取料机主要由斗轮机构、主机钢结构、回转平台、门座架、行走机构、尾车、中心料斗、基础布置及载荷、悬臂胶带机、回转机构、俯仰机构、附属结构、配重、铭牌、检测与保护、液压系统、润滑系统、抑尘系统、司机室、电气室、电缆卷盘、电气系统等部件及系统组成，之后再交由设计人员进行详图设计，设计完成后再经过校对和审核并修改相关问题，设计完成后由专家组进行会审并将问题修改，然后进行设备的最终设计并下发蓝图生产，再与工艺生产部门结合并制造出产品，并发运到现场进行安装。最终完成新型臂式斗轮堆取料机的研发、计算、设计、制造、安装、调试、检测等工作。

2、项目研究技术风险分析

1、市场风险

该新型臂式斗轮堆取料机能够在电厂、钢厂和矿山等散料堆场得到广泛应用，它通过斗轮机构连续挖取和机上胶带机连续转运，实现了物料的连续装卸，市场前景广阔。

2、技术风险

由于设备庞大，新型臂式斗轮堆取料机对设计、生产和安装调试提出了很高的要求。尤其是对钢结构的设计、受力校核等提出了更严格的要求，在满足斗轮机工作的强度、刚度和稳定性的前提下减小整机重量问题研究将是今后的方向。

四、本项目研发过程中各阶段成果如下：

1、调研阶段。搜集整机技术协议对整机的主要技术参数要求，根据详细的技术参数确定整机大体方案，大体方案确定后再进行细化设计并进行可行性方案评审，经过评审确定可行后确定实施方案并编制整机设计大纲及设计计划。

2、研究试验阶段。组织专家进行方案可行性论证，进一步改进方案及最终方案确定；完成全套图纸设计，包括电气和仪控；编制安装说明书；编制操作说明书；编制测试大纲。进行理论分析与计算，针对单个问题提出具体解决方案；试验验证解决方案，得出结论。

3、产品设计阶段。由主设完成总图布置，将由力学技术人员进行有限元分析并得到可行性结果，之后交由设计人员进行详图设计，设计完成后由专业组进行会审并将问题修改，然后进行设备的最终设计并下发蓝图生产。

4、产品完成阶段。与工艺生产部门结合并制造出产品，并发运到现场安装。开发出创新产品，并应用到实际应用当中。

5、取得一项实用新型专利：一种电缆翻转装置。

参考文献：

[1]郝建生.悬臂式重型掘进机关键技术探讨[J].煤炭科学技术.2008（04）

[2]刘传军，韩冰，杨洪民.我国悬臂式重型掘进机的现状与发展趋势[J].煤炭技术.2009（11）

[3]张瑞连，吴志坚.国内外堆取料机现状及智能化发展趋势分析[J].矿山机械.2013（06）

[4]谢新宇，闫妍.干雾抑尘技术及其应用概述[J].科技信息.2011（05）