畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-懸臂式斗輪取料機(jī)設(shè)計(jì)

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1、編號(hào)：〔 〕字 號(hào) 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)〔論文〕 全套CAD圖紙，聯(lián)系153893706 懸臂式斗輪取料機(jī)設(shè)計(jì) 程觀華 03040790 機(jī)械工程及自動(dòng)化04-2班 題目： 姓名： 學(xué)號(hào)： 班級(jí)：

2、 二〇〇八年六月 摘 要 懸臂式斗輪取料機(jī)堆取料機(jī)械中的一種，它廣泛應(yīng)用于港口、內(nèi)陸的散料場(chǎng)所，主要用于取煤和礦石。懸臂式斗輪取料機(jī)主要由金屬結(jié)構(gòu)、臂式輸送機(jī)、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、行走機(jī)構(gòu)、斗輪機(jī)構(gòu)、潤(rùn)滑裝置、電氣系統(tǒng)和平安裝置組成。工作時(shí)，取料機(jī)沿著軌道行進(jìn)，并能改變臂架的角度。懸臂式斗輪取料機(jī)是由斗輪挖掘機(jī)開(kāi)展而來(lái)，它能與堆料機(jī)和輸送機(jī)一起組成自動(dòng)運(yùn)輸系統(tǒng)，隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速開(kāi)展，對(duì)取料機(jī)的需求也越來(lái)越大。 本文章主要是對(duì)斗輪機(jī)構(gòu)和回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，它們都是取料機(jī)的重要組成局部。斗輪機(jī)構(gòu)主要是通過(guò)銷齒傳動(dòng)來(lái)驅(qū)動(dòng)斗輪的轉(zhuǎn)動(dòng)，這種傳動(dòng)方式具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、加工容易、造價(jià)低、拆修方

3、便的優(yōu)點(diǎn)。 在回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)中，關(guān)鍵是回轉(zhuǎn)支承?；剞D(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的工作原理是小齒輪與回轉(zhuǎn)支承的大齒輪嚙合來(lái)帶動(dòng)整個(gè)回轉(zhuǎn)體的轉(zhuǎn)動(dòng)，所以本文章將對(duì)回轉(zhuǎn)支承進(jìn)行選型并對(duì)小齒輪進(jìn)行設(shè)計(jì)。本文還對(duì)相對(duì)于斗輪取料能力進(jìn)行了輸送機(jī)的選型。 因?yàn)閼冶凼蕉份喨×蠙C(jī)比擬容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，所以本文章采用PLC進(jìn)行對(duì)取料過(guò)程的控制。PLC是個(gè)無(wú)觸點(diǎn)裝置，通過(guò)改變程序就可以改變生產(chǎn)工藝，PLC已成為工廠自動(dòng)化的強(qiáng)有力工具，得到了廣泛的普及及推廣應(yīng)用，它具有可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)，編程直觀、簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)。 關(guān)鍵詞：懸臂式斗輪取料機(jī)；斗輪機(jī)構(gòu)；回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，PLC ABSTR

4、ACT The Cantilever of Bucket Wheel Reclaimer is one of the Bucket-Wheel Reclaimer,and is widely used to reclaim bulk cargo such as coal and ore in inner land and dock,which was composed of mechanisms and decices of steel structure,jib belt conveyor,luffing mechanism, slewing mechanism,travling

5、 bridge,bucket wheel,lubrication,electrical equipment and safety aiding devices. It can move along rails with the ability to slew jib,which can change amplitude. The Cantilever of Bucket Wheel Reclaimer is evolves in the bucket-wheel excavator,and can make up the mechanized transport system with the

6、 Bucket-Wheel Staker and blet conveyor. With the progress of economy,the need of the Cantilever of Bucket Wheel Reclaimer is more and more. This paper is main about the designing of the structure of the bucket wheel and the slewing mechanism,which are all very important to the Reclaimer. In this

7、 paper,the driving between the pin gear and pinion is used to drive the bucket wheel run,this method have some advantage,for example,its structure is uncomplicated, so it is easy to manufacture,and the cost is lower. Also it is easy to take down and repair. In the slewing mechanism,the key is the r

8、otor support. The theory is the action between the rotor support and the pinion,so this paper chooses the rotor support and designs the pinion. This paper also choose the type of conveyor belts,which is suit to the ability of reclaiming. Because The Cantilever of Bucket Wheel Reclaimer is easy to a

9、utomate,so this paper designs the method of controlling the reclaiming course with PLC. PLC is a non-contact equipment,the procedures can be changed to change production. It has became a powerful tool for factory automation, widely popular replication. It has the advantage of high reliability,anti-i

10、nterference capability and programming visual,simple. Keywords： The Cantilever of Bucket Wheel Reclaimer; bucket wheel ;slewing mechanism；PLC 目 錄 1 概述 1 1.1 斗輪堆取料機(jī)簡(jiǎn)介 1 斗輪堆取料機(jī)分類 2 斗輪堆取料機(jī)市場(chǎng)需求 3 斗輪堆取料機(jī)國(guó)內(nèi)開(kāi)展現(xiàn)狀 4 斗輪堆取料機(jī)的研究方向 7 設(shè)計(jì)課題及選題意義 8 2 總體設(shè)計(jì) 10 總體設(shè)計(jì)概述 10 懸臂式斗輪取料機(jī)構(gòu)成 10 懸臂式

11、斗輪取料機(jī)的主要參數(shù)及其確定 11 取料的理論生產(chǎn)率 11 斗輪取料時(shí)每層深度 12 料堆高度 12 料堆長(zhǎng)度 12 懸臂式斗輪取料機(jī)的工作性能參數(shù)及其確定 12 斗輪直徑確實(shí)定 12 鏟斗數(shù)目確實(shí)定 13 斗距確實(shí)定 13 鏟斗容量q確實(shí)定 13 斗輪切割速度確實(shí)定 14 3 部件設(shè)計(jì) 15 懸臂式斗輪取料機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 15 斗輪取料機(jī)構(gòu)構(gòu)成 15 斗輪驅(qū)動(dòng)電機(jī)選用 17 液力偶合器選用 18 銷齒傳動(dòng)設(shè)計(jì) 19 斗輪軸的設(shè)計(jì)及校核 24 上車回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 28 回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)選型 28 3.2.2 回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 31 齒輪軸設(shè)計(jì)及校核 34 小齒輪校核 3

12、7 回轉(zhuǎn)支承的日常維修 39 帶式輸送機(jī)選型設(shè)計(jì) 40 帶式輸送機(jī)特點(diǎn) 40 帶式輸送機(jī)的驅(qū)動(dòng)裝置 41 帶速確實(shí)定 44 滾筒直徑確實(shí)定 45 托輥的選型 46 張緊裝置的選用 47 制動(dòng)裝置 47 變幅機(jī)構(gòu) 47 配重的安裝 47 行走機(jī)構(gòu) 48 4 懸臂式斗輪取料機(jī)的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 52 取料機(jī)的工藝流程 52 控制流程圖 55 4.3 控制工作原理 56 4.3.1 控制過(guò)程簡(jiǎn)介 56 4.3.2 傳感器選用 56 總 結(jié) 58 參考文獻(xiàn) 59 附 錄 60 翻 譯 63 致 謝 76 1 概述 1.1 斗輪堆取料

13、機(jī)簡(jiǎn)介 斗輪堆取料機(jī)簡(jiǎn)稱斗輪機(jī)，是現(xiàn)代化工業(yè)中連續(xù)裝卸散狀物料的一種重要設(shè)備，主要用于港口、碼頭、冶金、水泥、鋼鐵廠、焦化廠、儲(chǔ)煤廠、發(fā)電廠等大宗散料如礦石、煤、焦炭、砂石等在存儲(chǔ)料場(chǎng)的堆放、提取作業(yè)。 如果采用“裝載機(jī)—自卸汽車〞系統(tǒng)作業(yè)，裝載機(jī)在鏟入—舉升—旋轉(zhuǎn)—行走—卸載—空轉(zhuǎn)—空行程等一個(gè)作業(yè)循環(huán)中，既要完成取料任務(wù)，又要完成輸送任務(wù)，輔助作業(yè)時(shí)間幾乎占用2/3還多。自卸汽車載重量受到限制，往返路程多，工作效率很低，滿足不了電廠發(fā)電的用煤需求。 連續(xù)裝卸機(jī)械的采用，大大縮短了裝卸時(shí)間，提高了工作效率，減輕了工人勞動(dòng)強(qiáng)度。。 斗輪堆取料機(jī)主要有懸臂式〔見(jiàn)圖1-1〕與門式〔見(jiàn)圖1-

14、2〕兩種構(gòu)造?？刂品绞接惺謩?dòng)、半自動(dòng)和自動(dòng)等。 圖1-1 懸臂式斗輪堆取料機(jī) 圖1-2 門式斗輪堆取料機(jī) 1.2斗輪堆取料機(jī)分類? 堆取料機(jī)按其功能可分為: ??〔1〕堆料機(jī) 堆料作業(yè)? ??〔2〕取料機(jī) 取料作業(yè)? ??〔3〕堆取料機(jī) 堆取料作業(yè)? ??〔4〕混勻堆料機(jī) 均化堆料? ??〔5〕混勻取料機(jī) 均化取料? 堆取料機(jī)按形式可分為: ??〔1〕門式斗輪堆取料機(jī) 大跨度雙梁? ??〔2〕橋式取料機(jī) 大跨度單梁? ??〔3〕圓形料場(chǎng)堆取料機(jī) 橋式或搖臂式? ??〔4〕刮板式取料機(jī) 橋式或人字式? ??〔5〕普通搖臂式 具有懸臂、俯仰

15、、回轉(zhuǎn)功能? 按尾車功能又分為: （1） 固定單尾車 堆料、取料 （2） 活動(dòng)單尾車 堆料、取料、直通或折返取料、提高回轉(zhuǎn)角度范圍? 〔3〕固定雙尾車 堆料、取料、直通? 〔4〕活動(dòng)雙尾車 堆料、取料、直通或折返取料? 〔5〕伸縮升降雙尾車 堆料、取料、直通、提高回轉(zhuǎn)角度范圍降低落差? 按理論生產(chǎn)能力，斗輪堆取料機(jī)可分為以下幾種: 〔1〕輕型 生產(chǎn)率在630m3/h以下 〔2〕中型 生產(chǎn)率為630～2500m3/h 〔3〕大型 生產(chǎn)率為2500～5000m3/h 〔4〕特大型 生產(chǎn)率為5000～10000m3/h 〔5〕巨型 生產(chǎn)率在10000 m3

16、/h以上 1.3斗輪堆取料機(jī)市場(chǎng)需求 受整個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的影響，原材料工業(yè)、能源、石油、化工、汽車等各個(gè)行業(yè)都會(huì)有非常大的開(kāi)展。在這些行業(yè)開(kāi)展的同時(shí)直接會(huì)帶動(dòng)散料機(jī)械裝備工業(yè)的開(kāi)展。 就鋼鐵工業(yè)而言，受建筑、汽車工業(yè)的影響，鋼鐵工業(yè)飛速開(kāi)展,我國(guó)已經(jīng)連續(xù)六年局世界第一產(chǎn)鋼大國(guó),同時(shí)又是第一鋼鐵消費(fèi)大國(guó)。到2002年鋼的產(chǎn)量已經(jīng)到達(dá)1.8億噸，并以每年300萬(wàn)噸的速度增長(zhǎng)。近幾年在股市上鋼鐵板塊普遍看好,建筑業(yè)的開(kāi)展和技術(shù)的提高加大了對(duì)鋼鐵的需求，中國(guó)建筑業(yè)在鋼鐵的應(yīng)用數(shù)量方面和世界興旺國(guó)家相比還有很大的差距,隨著建筑業(yè)的不斷開(kāi)展這一行業(yè)對(duì)鋼鐵的需求會(huì)更會(huì)加大。汽車進(jìn)入百姓耐用消費(fèi)品市場(chǎng)已

17、經(jīng)開(kāi)始，汽車產(chǎn)業(yè)的開(kāi)展也拉動(dòng)鋼材的需求量。機(jī)械制造業(yè)、家用電器、造船業(yè)、石油天然氣、集裝箱等各行業(yè)的開(kāi)展都會(huì)拉動(dòng)中國(guó)鋼鐵企業(yè)的開(kāi)展，使鋼鐵企業(yè)加大投入，并且現(xiàn)在已有局部民營(yíng)資本進(jìn)入鋼鐵行業(yè)。鋼鐵事業(yè)的開(kāi)展離不開(kāi)礦石和煤炭，而煤炭和礦石的運(yùn)輸和儲(chǔ)存必須使用散料機(jī)械，這些設(shè)備包括皮帶運(yùn)輸機(jī)，裝船機(jī)、卸船機(jī)，斗輪堆取料機(jī)等散料機(jī)械。在鋼鐵企業(yè)的開(kāi)展過(guò)程中加大了鋼的產(chǎn)量，也加大了對(duì)煤炭和礦石的需求，國(guó)產(chǎn)礦石和目前進(jìn)口的礦石數(shù)量已經(jīng)滿足不了鋼鐵企業(yè)開(kāi)展的要求，會(huì)有更多的礦石進(jìn)口到中國(guó)，其中會(huì)有來(lái)自澳大利亞、巴西的鐵礦石通過(guò)港口轉(zhuǎn)運(yùn)到各個(gè)鋼鐵企業(yè)。南部沿海的廣西、廣東各個(gè)口岸，華東地區(qū)、山東、渤海灣等各大

18、港口會(huì)進(jìn)口更多的來(lái)自國(guó)外的鐵礦石，所以在鋼鐵企業(yè)的開(kāi)展過(guò)程中最先開(kāi)展的是沿海各個(gè)口岸的交通。在新建的礦石港口的泊位中也將以大噸位船只的泊位為主。在鋼鐵企業(yè)礦石需求開(kāi)展港口的同時(shí)還會(huì)同時(shí)開(kāi)展鋼鐵企業(yè)內(nèi)的原料長(zhǎng)場(chǎng)的建設(shè)，這里會(huì)包括在鋼鐵企業(yè)內(nèi)部的一次料場(chǎng)和二次料場(chǎng)，同時(shí)鋼鐵企業(yè)也會(huì)加大對(duì)煤炭的需求，將有大量的煤炭經(jīng)過(guò)北方港口裝船運(yùn)往南方，所以，在鋼鐵行業(yè)快速開(kāi)展的推動(dòng)下，在港口和鋼鐵企業(yè)，散料機(jī)械會(huì)有一個(gè)十分巨大的市場(chǎng)開(kāi)展空間。散料機(jī)械在港口行業(yè)的高速開(kāi)展已經(jīng)開(kāi)始并會(huì)持續(xù)一定的時(shí)間。 在電力方面，前幾年局部電力部門出現(xiàn)了供大于求的矛盾，局部電廠限制發(fā)電或只是局部機(jī)組開(kāi)機(jī)，受國(guó)民經(jīng)濟(jì)持續(xù)增長(zhǎng)的影

19、響，各行各業(yè)用電量也在不斷的增長(zhǎng)?，F(xiàn)在在南方的局部地區(qū)出現(xiàn)了電力緊缺的情況，為緩解和解決電力緊缺的矛盾，在電力方面必然會(huì)加大其投入。電廠的增加使煤炭的需求量增加，各個(gè)煤礦會(huì)加大煤炭產(chǎn)量，以滿足電力市場(chǎng)對(duì)煤炭的需求，在電力方面也存在著大量的煤炭北煤南運(yùn)，同鋼鐵行業(yè)一樣，也會(huì)大幅度增加散料機(jī)械的需求量。電廠和港口都會(huì)因?yàn)殡娏ζ髽I(yè)的開(kāi)展增加對(duì)散料機(jī)械的需求。 在沙石、水泥等建材行業(yè)也隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的開(kāi)展和固定資產(chǎn)投入的加大而得到迅猛的開(kāi)展。散料機(jī)械雖然在建材行業(yè)的應(yīng)用設(shè)備形式較小，但其在全國(guó)的數(shù)量是巨大的，混勻堆取料機(jī)、刮板取料機(jī)、皮帶運(yùn)輸機(jī)的數(shù)量同樣會(huì)有一個(gè)大的開(kāi)展。 1.4斗輪堆取料機(jī)國(guó)內(nèi)

20、開(kāi)展現(xiàn)狀 國(guó)內(nèi)堆取料機(jī)的設(shè)計(jì)已有近四十年年的歷史，最早制造的一兩臺(tái)設(shè)備投入使用也有三十四年的歷史。最早的斗輪堆取料機(jī)設(shè)計(jì)可以追溯到1966年，當(dāng)時(shí)參加設(shè)計(jì)和研制的單位有：北京鋼鐵設(shè)計(jì)院、大連工礦車輛廠、北京起重機(jī)械研究所、鞍山鋼鐵設(shè)計(jì)院、哈爾濱重機(jī)廠、華北電力設(shè)計(jì)院、東北電力設(shè)計(jì)院、西北電力設(shè)計(jì)院等單位。?????? 當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)局部鋼廠、碼頭急需使用此類設(shè)備，國(guó)外當(dāng)時(shí)已使用了十余年，為滿足當(dāng)時(shí)的社會(huì)需要開(kāi)發(fā)了我國(guó)早期的斗輪堆取料機(jī)。這些單位為中國(guó)斗輪堆取料機(jī)事業(yè)的早期開(kāi)展做出了奉獻(xiàn)，奠定了這一行業(yè)的根底。當(dāng)時(shí)的典型設(shè)備型號(hào)為KL-1型，KL-4型，DQ3025型，DQ5030型，取/

21、堆料能力分別為：1200/2000t/h 30m，1200/2000t/h 30m，300/600t/h 25m，500/1000t/h 30m，其中KL-1型為1966年設(shè)計(jì)，1970年3月在攀鋼焦化廠投入使用。雖然當(dāng)時(shí)的產(chǎn)品和現(xiàn)代產(chǎn)品在質(zhì)量上和控制水平上存在著很大的差異，但這些早期的產(chǎn)品對(duì)當(dāng)時(shí)的電力企業(yè)和鋼鐵企業(yè)的開(kāi)展起到了十分重要。 ?? 八十年代，隨著電力工業(yè)和鋼鐵工業(yè)的開(kāi)展，斗輪堆取料機(jī)的事業(yè)也得到了十分迅猛的開(kāi)展，在電力部門的使用數(shù)量有很大的提高，并且在港口上的使用量劇增。寶鋼的原料碼頭，秦皇島港、連云港、北侖港、西基港、煙臺(tái)港、天津港、大連港等相繼一大批港口增設(shè)了散料碼頭用于

22、煤炭或礦石的轉(zhuǎn)運(yùn)。九十年代國(guó)內(nèi)斗輪堆取料機(jī)的事業(yè)開(kāi)展更是向數(shù)量更多，應(yīng)用更廣的方向開(kāi)展。在鋼鐵企業(yè)、電力企業(yè)、各大港口幾乎都可以看到斗輪堆取料機(jī)的應(yīng)用。在港口人們也已經(jīng)把斗輪堆取料機(jī)當(dāng)作一種港口機(jī)械。 在斗輪堆取料機(jī)的出口方面國(guó)內(nèi)的產(chǎn)品還比擬少，大多數(shù)出口的產(chǎn)品是和某些成套工程共同出口到其他國(guó)家。其次是和國(guó)外的某些公司聯(lián)合制造，為其制造焊接件和機(jī)械加工件出口。 ?? 在進(jìn)口方面，最早的斗輪堆取料機(jī)的進(jìn)口是： 1980-1981年上海寶鋼進(jìn)口日本的十九臺(tái)斗輪堆取料機(jī)； 1981年北侖港進(jìn)口兩臺(tái)斗輪堆取料機(jī)； 1988年福州華能電廠，大連華能電廠等。 ?? 在國(guó)內(nèi)工程和國(guó)外合作制造的有

23、： ?? 1982年石臼港工程；1984年 秦皇島港二期；1986年 秦皇島港三期；1994年 秦皇島港四期；1990年 青島前灣港；1984年 廣州西基碼頭；1988年寶鋼二期工程；1995-1996年寶鋼三期工程；2000年 寶鋼馬跡山港工程； 2001年 天津港工程；黃驊港的一期和二期工程；以及上海羅徑港、石洞口電廠、揚(yáng)州電廠、北侖電廠、江由電廠、硌磺電廠等根本上采用了引進(jìn)技術(shù)合作制造的模式生產(chǎn)的斗輪堆取料機(jī)。 ?? 進(jìn)口和引進(jìn)的主要國(guó)家來(lái)自日本、美國(guó)、德國(guó)、法國(guó)、奧地利、意大利等國(guó)。 ?? 產(chǎn)品的進(jìn)口和技術(shù)的引進(jìn)大大縮短了國(guó)產(chǎn)設(shè)備和國(guó)外設(shè)備的差距，使國(guó)內(nèi)本行業(yè)的產(chǎn)品在質(zhì)量上

24、有了很大的提高。目前國(guó)內(nèi)的產(chǎn)品質(zhì)量根本可以滿足國(guó)內(nèi)用戶的要求，現(xiàn)在可設(shè)計(jì)制造斗輪堆取料機(jī)的廠家達(dá)五六家。 經(jīng)過(guò)幾十年的開(kāi)展，我國(guó)的斗輪堆取料機(jī)研制水平取得了較大提高，但同興旺國(guó)家相比，仍存在明顯差距，其控制技術(shù)僅限于基于可編程控制器〔PLC〕為核心的單機(jī)控制，作業(yè)水平也僅限于單機(jī)手動(dòng)方式。現(xiàn)在國(guó)內(nèi)的斗輪堆取料機(jī)已經(jīng)從最初的研究轉(zhuǎn)向開(kāi)展，向更高的產(chǎn)品質(zhì)量和設(shè)計(jì)水平邁進(jìn)。國(guó)內(nèi)已經(jīng)開(kāi)展了斗輪堆取料機(jī)自動(dòng)控制方面的引進(jìn)和開(kāi)發(fā)工作，已能生產(chǎn)帶有半自動(dòng)微機(jī)程控系統(tǒng)的機(jī)型，控制水平已到達(dá)了20世紀(jì)70年代末國(guó)際水平。 表1.1 堆取料機(jī)的主要制

25、造商 ? 國(guó)內(nèi)外堆取料機(jī)主要制造商?MANUFACTURES FOR STACKER & RECLAIMER? 1 哈爾濱重型機(jī)器廠 ?? HAERBIN HEAVY MACHINERY WORKS 2 長(zhǎng)沙重型機(jī)器廠 CHANGSHA HEAVY MACHINERY PLANT 3 大連重工集團(tuán) DALIAN HEAVY INDUSTRIES，LTD. 4 上海港機(jī)廠 SHANGHAI? PORT MACHINE PLANT 5 三井三池制作所(日〕 MITSUI MIIKE MACHINERY CO,LTD? 6 三菱重工〔日〕 MITSUBISHI

26、 HEAVY INDUSTRIES LTD 7 石川島播磨(日〕 IHI 8 ? 川崎重工株式會(huì)社(日〕 KAWASAKI HEAVY INDUSTRIES LTD 9 克虜伯 〔德〕 KRUPP 10 曼塔克拉夫(德〕 MAN TAKRAF 11 亨肖?????? 〔英〕 STRACHAN & HENSHAW? 12 斯維達(dá)拉?? 〔美〕 SVEDALA? (DRAVO WELLMAN) 13 諾爾??〔德〕 PREUSSAG NOELL GmbH 14 奧地利鋼鐵聯(lián)合公司(奧地利〕 VOEST-ALPNE MATERIALS HANDLING

27、 GES.M.B.H & CO KG ZELTWEG? 15 凱亞??? 〔法〕 NOEL HAROLD COUYAVAH 表1.2 斗輪堆取料機(jī)國(guó)內(nèi)局部港口用戶 1 秦皇島港務(wù)局二公司，六公司，七公司 煤炭 2 天津港務(wù)局南疆焦碳碼頭與煤炭碼頭 煤炭與焦碳 3 青島港務(wù)局前灣港 煤炭 4 日照港務(wù)局 煤炭 5 營(yíng)口鲅魚(yú)圈港 煤炭 6 湛江港務(wù)局 礦石與煤炭 7 廣州港務(wù)局新沙港，西基港 礦石與煤炭 8 寧波港務(wù)局 礦石與煤炭 9 上海港務(wù)局羅徑碼頭 礦石與煤炭 10 連云港港務(wù)局 煤炭

28、11 ? 煙臺(tái)港務(wù)局 煤炭 12 寶鋼馬跡山港 礦石 13 黃驊港 煤炭 14 南京港務(wù)局 礦石與煤炭 15 徐州萬(wàn)寨港 煤炭 16 余家湖港 煤炭 表1.3 斗輪堆取料機(jī)國(guó)內(nèi)局部鋼廠用戶 1 寶山鋼鐵公司 煤炭 2 ??? 武漢鋼鐵公司 煤炭與焦碳 3 ??? 鞍山鋼鐵公司 煤炭 4 ??? 馬鞍山鋼鐵公司 煤炭 5 ??? 重慶鋼鐵公司 煤炭 6 ??? 本溪鋼鐵公司 礦石與煤炭 7 ??? 昆明鋼鐵公司 礦石與煤炭 8 ??? 石家莊鋼鐵公司 礦石與

29、煤炭 9 ??? 唐山鋼鐵公司 礦石與煤炭 ???10 ??? 成都鋼鐵公司 煤炭 ?? 11 ??? 新余鋼鐵公司 煤炭 12 ??? 杭州鋼鐵公司 礦石 ??? 13 ?? 天津鋼鐵公司 礦石與煤炭 ??? 14 ?? 韶關(guān)鋼鐵公司 礦石與煤炭 ??? 15 ?? 酒泉鋼鐵公司 礦石與煤炭 ??? 16 ?? 南京鋼鐵公司 礦石與煤炭 ??? 17 ?? 安陽(yáng)鋼鐵公司 礦石與煤炭 ??? 18 ?? 邯鄲鋼鐵公司 礦石與煤炭 ??? 19 ?? 凌原鋼鐵公司 礦石與煤炭 ??? 20 ?? 湘潭鋼鐵公司 礦石與煤炭

30、 1.5斗輪堆取料機(jī)的研究方向 現(xiàn)代懸臂式斗輪堆取料機(jī)的開(kāi)展趨勢(shì)除原有的特點(diǎn)之外，還增加了新的內(nèi)容： 〔1〕研制生產(chǎn)率更大、作業(yè)范圍更廣的機(jī)型; 〔2〕研制適應(yīng)性更好的機(jī)型; 〔3〕提高自動(dòng)化程度，實(shí)現(xiàn)作業(yè)和保護(hù)的自動(dòng)控制; 〔4〕實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和通用化之外。采用現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法和設(shè)計(jì)手段，優(yōu)化結(jié)構(gòu)組合，在保證生產(chǎn)能力的前提下，盡量減輕整機(jī)重量，提高設(shè)備的可靠程度，已成為必然。 堆取料機(jī)的切削阻力系數(shù)和切削力系數(shù)與巖石性質(zhì)之間的關(guān)系。用振動(dòng)模擬系統(tǒng)求出了斗輪堆取料機(jī)的動(dòng)態(tài)附加應(yīng)力和共振轉(zhuǎn)速等對(duì)斗輪挖掘機(jī)進(jìn)行了振動(dòng)計(jì)算，并用試驗(yàn)驗(yàn)證了計(jì)算結(jié)果的正確性。那么對(duì)斗輪堆取料機(jī)斗齒裝置

31、測(cè)挖掘力的方法進(jìn)行了研究。前蘇聯(lián)的別列日諾依等對(duì)斗輪堆取料機(jī)斗輪驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)載荷進(jìn)行了分析，給出了動(dòng)態(tài)載荷的經(jīng)驗(yàn)公式，丘特諾夫斯基那么研究了斗輪堆取料機(jī)工作裝置的振動(dòng)對(duì)切削參數(shù)的影響，國(guó)內(nèi)對(duì)斗輪堆取料機(jī)的研究還比擬落后，目前，研究工作主要集中在挖掘阻力的測(cè)試及其載荷譜的編制、輪斗斗唇形狀改變、總體參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)及其結(jié)構(gòu)件的靜態(tài)剛度強(qiáng)度分析等方面。 雖然國(guó)內(nèi)外已對(duì)斗輪挖掘機(jī)進(jìn)行過(guò)多方面的動(dòng)態(tài)問(wèn)題研究，但對(duì)于斗輪堆取料機(jī)的工作裝置的運(yùn)動(dòng)仿真以及對(duì)其變幅裝置的多工位動(dòng)態(tài)性能進(jìn)行研究的報(bào)道并不多見(jiàn)。國(guó)內(nèi)在斗輪堆取料機(jī)的設(shè)計(jì)過(guò)程中，往往類比國(guó)外對(duì)斗輪挖掘機(jī)的研究成果和斗輪堆取料機(jī)的各種參數(shù)，缺少科學(xué)的動(dòng)

32、態(tài)設(shè)計(jì)依據(jù)，這是國(guó)內(nèi)產(chǎn)品質(zhì)量較差，故障率高的根本原因。雖然斗輪堆取料機(jī)在結(jié)構(gòu)上與斗輪挖掘機(jī)有許多相似之處，但由于作業(yè)對(duì)象的不同，即斗輪挖掘機(jī)的作業(yè)對(duì)象是礦巖，斗輪堆取料機(jī)的作業(yè)對(duì)象是散料，因此，在末端工作機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)和結(jié)構(gòu)件的剛度強(qiáng)度等方面相差懸殊，這些決定了其動(dòng)態(tài)性能的本質(zhì)不同。對(duì)斗輪堆取料機(jī)工作裝置的動(dòng)態(tài)問(wèn)題進(jìn)行深人研究，采用現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法和設(shè)計(jì)手段，才是提高斗輪堆取料機(jī)產(chǎn)品質(zhì)量和可靠性的主要途徑。 隨著自動(dòng)化和信息技術(shù)的開(kāi)展，興旺國(guó)家斗輪堆取料機(jī)技術(shù)進(jìn)入了一個(gè)新階段，主要有以下四個(gè)方面： 〔1〕理論生產(chǎn)率向大型化開(kāi)展。斗輪對(duì)取料機(jī)的理論生產(chǎn)率是衡量斗輪堆取料機(jī)規(guī)模的一個(gè)指標(biāo)，它從開(kāi)始的每

33、小時(shí)幾十立方米開(kāi)展到現(xiàn)在的每小時(shí)近20000立方米。德國(guó)目前仍在開(kāi)發(fā)有更大理論生產(chǎn)率的斗輪堆取料機(jī)。 〔2〕各國(guó)都在使斗輪堆取料機(jī)的生產(chǎn)系列化。系列化的好處之一是可保證某些零配件，如鏟斗、履帶板、驅(qū)動(dòng)輪等通用化、標(biāo)準(zhǔn)化，使顧客更方便地在市場(chǎng)上買到現(xiàn)貨。 〔3〕斗輪堆取料機(jī)的自動(dòng)化程度越來(lái)越高，使信號(hào)、事故預(yù)報(bào)和聯(lián)鎖的操縱裝置更加完善，實(shí)現(xiàn)作業(yè)和保護(hù)的自動(dòng)控制。斗輪堆取料機(jī)是一個(gè)典型的多剛體系統(tǒng)，采用機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)規(guī)劃和主動(dòng)控制技術(shù)，可提高斗輪堆取料機(jī)的工作穩(wěn)定性和作業(yè)能力。 機(jī)器人化斗輪堆取料機(jī)是集機(jī)器人機(jī)構(gòu)、機(jī)器人控制技術(shù)以及現(xiàn)代電子和信息技術(shù)等為一體的綜合性機(jī)電一體化產(chǎn)品。更重要的是，

34、將電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)與傳統(tǒng)大型機(jī)械設(shè)備進(jìn)行嫁接，可大大提高設(shè)備的性能和作業(yè)能力。如采用機(jī)器人的多傳感器融合和配置技術(shù)以及現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)，可提高斗輪堆取料機(jī)的智能化作業(yè)能力和工作可靠性；采用遙控遙感技術(shù)，可改善作業(yè)環(huán)境，減員增效，提高現(xiàn)代化作業(yè)水平；采用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，可大大提高制造廠和用戶的綜合管理水平及跟蹤效勞能力。 〔4〕采用現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法和設(shè)計(jì)手段，優(yōu)化結(jié)構(gòu)組合，在保證生產(chǎn)能力的前提下，盡量減輕整機(jī)的重量，提高設(shè)備的可靠程度。 ABB公司已開(kāi)發(fā)出自適應(yīng)的操作系統(tǒng)，使斗輪堆取料機(jī)始終處于較高的工作能力，并盡可能地受環(huán)境和操作人員水平的影響。 1.6設(shè)計(jì)課題及選題意義 取料機(jī)與堆料機(jī)適用于大

35、型碼頭、港口工程。在大型散貨料場(chǎng)的地面，利用帶式輸送機(jī)，設(shè)計(jì)成單一的流程，即堆料流程或取料流程。 一般同一料場(chǎng)相鄰的兩個(gè)設(shè)備一個(gè)是堆料機(jī)，另一個(gè)是取料機(jī)。對(duì)同一料場(chǎng)或不同料場(chǎng)，這兩臺(tái)設(shè)備可同時(shí)進(jìn)行取料與堆料，如堆料機(jī)用于卸火車，同時(shí)取料機(jī)用于裝船。對(duì)于碼頭用戶可在取料機(jī)的軌道上安裝帶式輸送機(jī)，使得取料機(jī)所取得物料直接卸在輸送帶上，通過(guò)輸送帶運(yùn)輸?shù)酱稀? 所以單一功能的取料機(jī)也有很大的市場(chǎng)需求，本次設(shè)計(jì)將研究設(shè)計(jì)懸臂式斗輪取料機(jī)〔見(jiàn)圖1-3〕。重點(diǎn)設(shè)計(jì)其斗輪機(jī)構(gòu)和回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)以及取料半自動(dòng)控制過(guò)程。 圖1-3 懸臂式斗輪取料機(jī) 斗輪取料機(jī)包

36、含了斗輪機(jī)構(gòu)、輸送機(jī)、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、控制系統(tǒng)等眾多小系統(tǒng)，這對(duì)我們學(xué)生運(yùn)用大學(xué)期間所學(xué)知識(shí)進(jìn)行綜合運(yùn)用有很大益處。由于所學(xué)知識(shí)有限，再加上煤堆形狀的不確定性，對(duì)斗輪堆取料機(jī)的運(yùn)行將采用半自動(dòng)控制，一般的操作過(guò)程可以自動(dòng)進(jìn)行，當(dāng)遇到一些問(wèn)題需要調(diào)整時(shí)再由人進(jìn)行操控，這樣可以節(jié)省勞動(dòng)力。 本次設(shè)計(jì)將對(duì)斗輪機(jī)構(gòu)進(jìn)行創(chuàng)新，傳統(tǒng)上的各類斗輪堆取料機(jī)的斗輪傳動(dòng)都是由電動(dòng)機(jī)通過(guò)液力偶合器把力傳給減速器，減速器的輸出軸通過(guò)聯(lián)軸器直接與斗輪軸相連，這使得斗輪軸受到很大的扭矩，要求軸有較好的材料性能，本錢較高，而本次設(shè)計(jì)將采用銷齒傳動(dòng)來(lái)驅(qū)動(dòng)斗輪體的轉(zhuǎn)動(dòng)，大體過(guò)程是在斗輪上安裝一較大的銷齒圈，再用與減速機(jī)輸出軸相連接

37、的銷齒輪驅(qū)動(dòng)銷齒圈，從而帶動(dòng)斗輪轉(zhuǎn)動(dòng)進(jìn)行取料，下面的文章將就此方案進(jìn)行詳細(xì)的設(shè)計(jì)計(jì)算。銷齒傳動(dòng)使得軸所受到的扭矩很小而且銷齒圈的輪齒是圓銷，它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、加工方便、造價(jià)低、拆修方便，銷齒傳動(dòng)適用于低速、重載機(jī)械傳動(dòng)和粉塵多、潤(rùn)滑環(huán)境較惡劣的場(chǎng)合，能使斗輪驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的制造本錢減少一倍多，同時(shí)還運(yùn)行平穩(wěn)，易于檢修。 2 總體設(shè)計(jì) 2.1總體設(shè)計(jì)概述 （1） 機(jī)器在正常工作條件下，整機(jī)應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性。 （2） 機(jī)器不管在工作狀態(tài)或非工作狀態(tài)，在規(guī)定的俯仰范圍內(nèi)的各種工況下，整機(jī)都應(yīng)當(dāng)處于穩(wěn)定狀態(tài)。 （3） 在輸送線路上，特別是在取料、卸料、和各轉(zhuǎn)運(yùn)點(diǎn)，必須保證物流順暢，不發(fā)

38、生物料溢出或堵塞現(xiàn)象。 （4） 斗輪直徑與帶式輸送機(jī)參數(shù)和取煤炭與取鐵礦石的同能力的斗輪取料機(jī)相比，一般取煤炭時(shí)要求斗輪直徑達(dá)，輸送帶帶寬較寬、帶速高，斗輪驅(qū)動(dòng)功率較小。 （5） 聯(lián)鎖作業(yè)。只有當(dāng)夾軌器或錨定裝置松開(kāi)時(shí)，行走機(jī)構(gòu)才能動(dòng)作；只有在電纜卷筒制動(dòng)器松閘后，行走機(jī)構(gòu)才能啟動(dòng)。 （6） 各平安保護(hù)及檢測(cè)裝置完備。例如：俯仰機(jī)構(gòu)應(yīng)當(dāng)設(shè)置防止懸臂超速下降及超載的保護(hù)裝置；轉(zhuǎn)載料斗應(yīng)當(dāng)設(shè)置堵塞警報(bào)裝置；回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、俯仰機(jī)構(gòu)和行走機(jī)構(gòu)運(yùn)行的極限位置均應(yīng)設(shè)置兩級(jí)終端限位開(kāi)關(guān)；為平安可高，鋼絲繩卷?yè)P(yáng)的俯仰機(jī)構(gòu)應(yīng)采用兩套制動(dòng)器；行走機(jī)構(gòu)和回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)制動(dòng)器應(yīng)滿足在250Pa工作風(fēng)壓下順風(fēng)行走和順風(fēng)回轉(zhuǎn)

39、時(shí)的制動(dòng)要求等。 （7） 電纜卷筒裝置。動(dòng)力和控制電纜卷筒分別設(shè)置在斗輪堆取料機(jī)的兩側(cè)，電纜卷筒采用磁滯式電纜卷筒，具有足夠纏繞力矩，以防止收放電纜時(shí)纏繞紊亂，能連續(xù)運(yùn)行而不堵轉(zhuǎn)，設(shè)有電纜張力極限保護(hù)裝置。動(dòng)力電纜控制電纜采用進(jìn)口扁電纜，卷筒的直徑能滿足電纜曲繞能力的要求，電纜在卷筒上纏有足夠的平安圈數(shù)。 （8） 漏斗、溜槽及懸掛緩沖裝置。所有漏斗、溜槽的沖刷面均襯有厚度不小于8mm的不銹鋼襯板，漏斗、溜槽不能堵煤，其傾斜面與水平面的夾角不小于60度。取料用中心落煤管下設(shè)置懸掛緩沖裝置，其上的緩沖托輥間距不大于400mm，并能防止輸送帶跑偏。在落煤斗、中心落煤管的適當(dāng)部位設(shè)置大小適宜、密封

40、良好的檢查門，以便于檢查料流及人工疏導(dǎo)堵塞。 機(jī)構(gòu)成 懸臂式斗輪取料機(jī)主要由行走機(jī)構(gòu)、底座、上部回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和平臺(tái)、斗輪堆取料機(jī)構(gòu)、斗臂架和斗臂架帶式輸送機(jī)、門架、俯仰機(jī)構(gòu)〔變幅裝置〕、平衡梁架和配重、司機(jī)室、電器設(shè)備等組成?！惨?jiàn)圖2-1〕 圖2-1 懸臂式斗輪取料機(jī)結(jié)構(gòu) 2.3懸臂式斗輪取料機(jī)的主要參數(shù)及其確定 懸臂式斗輪取料機(jī)的參數(shù)分為主參數(shù)和工作性能參數(shù)兩類。 懸臂式斗輪取料機(jī)的主參數(shù)決定了它的規(guī)模、主要技術(shù)性能參數(shù)和主要結(jié)構(gòu)形式。懸臂式斗輪取料機(jī)的主參數(shù)包括取料的理論生產(chǎn)率和料堆高度、長(zhǎng)度、寬度。主要參數(shù)一般由用戶提供，作為量供應(yīng)產(chǎn)品設(shè)

41、計(jì)者。 懸臂式斗輪取料機(jī)的工作性能參數(shù)決定了機(jī)器本身各個(gè)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式、尺寸、功率、轉(zhuǎn)速性能等。工作性能參數(shù)包括：斗輪直徑、斗輪轉(zhuǎn)速、斗數(shù)、料堆切割阻力；斗臂架回?cái)[半徑、回?cái)[角度和俯仰角度等。 取料的理論生產(chǎn)率 懸臂式斗輪取料機(jī)的取料理論生產(chǎn)率，決定了與之配套的帶式輸送機(jī)允許通過(guò)的最大輸送能力。斗輪取料機(jī)的取料能力確實(shí)定與系統(tǒng)設(shè)計(jì)、設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)率要求等多反面因素有關(guān)，涉及領(lǐng)域較廣。 取料能力是指斗輪取料機(jī)單位時(shí)間內(nèi)所能挖取物料的多少，單位用t/h表示。在實(shí)際應(yīng)用中又分為最大取料能力與額定取料能力。最大取料能力是指斗輪在挖掘物料時(shí)所具有的瞬時(shí)最大能力，表示設(shè)備取料能力的峰值，如斗輪取

42、料時(shí)滿斗的瞬間能力。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，應(yīng)考慮各個(gè)環(huán)節(jié)允許最大取料能力的物流通過(guò)。 額定取料能力是指在取料作業(yè)時(shí)，在規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)形狀料堆上連續(xù)工作一定的時(shí)間，操作者根據(jù)規(guī)定的操作程序和方法進(jìn)行操作，設(shè)備在這段時(shí)間可以到達(dá)的平均取料速度或平均每小時(shí)取料量。 所要設(shè)計(jì)的懸臂式斗輪取料機(jī)的最大取料能力為500t/h,主要挖取密度的煤，斗輪轉(zhuǎn)速 理論容積生產(chǎn)率： = 式中： 最大取料能力，； 物料密度， 代入公式得: = 2.3.2斗輪取料時(shí)每層深度 ,斗輪取料時(shí)的進(jìn)尺量應(yīng)當(dāng)按照0.9倍的斗深確定。在滿足取料能力要求的前提下，進(jìn)尺量過(guò)小會(huì)使斗輪取料機(jī)的回轉(zhuǎn)速度加快。 2.3.3料堆高度

43、 為了設(shè)計(jì)方便，常以行走鋼軌踏面為基準(zhǔn)，料堆高于鋼軌路面的局部稱為軌上高度。料堆低于鋼軌踏面的局部稱為軌下高度，兩者的和為總料堆高度。 料堆高度由物料堆積的安息角和料堆寬度決定，物料的安息角與物料的種類有關(guān)。在堆料寬度一定的條件下，料堆的物料安息角越大，料堆總高度越高。在物料安息角一定的條件下，料堆越寬，料堆的總高度就可以越高。 目前我國(guó)生產(chǎn)的斗輪取料機(jī)的軌上堆取料高度范圍為7～16m，常用10～12m；軌下高度為0.4～6m，常用為1.5～2m。 2.3.4料堆長(zhǎng)度 堆料長(zhǎng)度一般是由現(xiàn)場(chǎng)根據(jù)儲(chǔ)料量及地理環(huán)境確定，料堆的長(zhǎng)度對(duì)設(shè)備影響比擬小，它直接與行走距離密切相關(guān)，料堆越

44、長(zhǎng)，行走距離越遠(yuǎn)。而行走距離又決定了設(shè)備的動(dòng)力電纜卷筒的電纜長(zhǎng)度和控制電纜卷筒上電纜長(zhǎng)度和控制電纜卷筒上電纜的長(zhǎng)度以及設(shè)備給水系統(tǒng)的灑水除塵系統(tǒng)供水槽的長(zhǎng)度。 通常大車行走距離小于1000m，料場(chǎng)的長(zhǎng)度小于1200m。 2.4懸臂式斗輪取料機(jī)的工作性能參數(shù)及其確定 2.4.1斗輪直徑確實(shí)定 斗輪直徑是指斗輪體安裝好鏟斗后切割圓的直徑。 從減少斗輪體積和重量，進(jìn)而降低整個(gè)機(jī)器的重量出發(fā)，斗輪直徑應(yīng)該小一些；但從提高生產(chǎn)率和穩(wěn)定工作過(guò)程中的載荷出發(fā)，又希望斗輪直徑有所增加。在決定斗輪之直徑時(shí)，要考慮相互關(guān)聯(lián)性。 前蘇聯(lián)根據(jù)統(tǒng)計(jì)和分析，確定的經(jīng)驗(yàn)公式為： = 2.4.2鏟斗數(shù)目確實(shí)

45、定 鏟斗數(shù)目的多少直接影響斗輪取料機(jī)的生產(chǎn)率。決定鏟斗數(shù)目及尺寸的重要條件是鏟斗的卸料過(guò)程。 鏟斗的個(gè)數(shù)應(yīng)滿足以下需求： （1） 保證鏟斗完全卸空，并使卸出的物料落到卸料板內(nèi)。不能使鏟斗提前散料和過(guò)了卸料區(qū)斗內(nèi)仍殘留物料。 （2） 保證挖掘過(guò)程平穩(wěn)，載荷波動(dòng)小，沖擊小，尤其是在挖掘凍煤和較硬散料時(shí)。 鏟斗的個(gè)數(shù)根據(jù)載荷確定。從保證斗輪工作得到較穩(wěn)定載荷的目的出發(fā)，當(dāng)鏟斗依次出、入散料時(shí)，其最大和最小力的差值應(yīng)當(dāng)在15%以內(nèi)。確定鏟斗數(shù)目的方法有多種，如前蘇聯(lián)學(xué)者推薦，鏟斗數(shù)目應(yīng)為：一般散料，Z=8～12個(gè)鏟斗；較硬散料，Z=14～18個(gè)鏟斗。 根據(jù)理論生產(chǎn)率，鏟斗數(shù)目為：

46、 2.4.3斗距確實(shí)定 斗距 式中 Z—斗數(shù)； D—斗輪直徑，m。 2.4.4鏟斗容量q確實(shí)定 鏟斗容量q取決于機(jī)器的理論生產(chǎn)率和物料的松散系數(shù)。 設(shè)，當(dāng)K為量時(shí)，根據(jù)已經(jīng)確定的斗輪的理論生產(chǎn)率就可以計(jì)算出斗容，根據(jù)對(duì)世界上250臺(tái)斗輪挖掘機(jī)的統(tǒng)計(jì)，K值見(jiàn)表2-1。計(jì)算斗容時(shí)，可以選用表中的平均值，斗容的單位常用升〔L〕和立方米〔m3〕來(lái)表示。 表2-1 確定鏟斗容量的K值 鏟斗容量q/L K值的變化范圍 K的均值 200 220~550 600~1600 1800~4000

47、 那么鏟斗容量 2.4.5斗輪切割速度確實(shí)定 式中：—斗輪的切割速度，m/s； D—斗輪直徑，m； k—速度系數(shù)，取0.35。 3 部件設(shè)計(jì) 懸臂式斗輪取料機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 斗輪取料機(jī)構(gòu)構(gòu)成 懸臂式斗輪取料機(jī)構(gòu)主要由電動(dòng)機(jī)、液力偶合器、減速器、齒輪、斗輪軸轉(zhuǎn)配、斗輪體、鏟斗及溜料倒料裝置等構(gòu)成，〔見(jiàn)圖3-1〕通過(guò)銷輪銷具傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)斗輪回轉(zhuǎn)。 圖3-1 懸臂式斗輪取料機(jī)構(gòu) 懸臂式斗輪取料機(jī)的斗輪有三種形式：無(wú)格式〔見(jiàn)圖3-2〕、有格式〔見(jiàn)圖3-3〕和半格式。無(wú)格式斗輪結(jié)構(gòu)與有格式斗輪結(jié)構(gòu)相比擬：無(wú)格

48、式斗輪結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，自重輕，制造容易，采用圓弧檔料板卸料；有格式斗輪結(jié)構(gòu)復(fù)雜，自重重，制造困難，采用斗輪體上斜溜槽卸料。半格式斗輪那么一般用于直徑較大的斗輪，所以目前應(yīng)用最為廣泛的是無(wú)格式。 無(wú)格式斗輪體是用鋼板焊成的環(huán)狀結(jié)構(gòu)，為了保證鏟斗卸到帶式輸送機(jī)上，在靠近帶式輸送機(jī)一側(cè)，斗輪體必須是敞開(kāi)式，傳遞力的結(jié)構(gòu)只能在另一側(cè)。常見(jiàn)結(jié)構(gòu)有雙腹板式和單腹板式。 鏟斗是沖壓或焊接而成的金屬結(jié)構(gòu)件，它由斗唇、斗體、防護(hù)層和前、后端緊固聯(lián)接件組成。鏟斗應(yīng)滿足斗刃耐磨，斗齒便于更換，具有防斗齒脫落的措施。 圖3-2 無(wú)格式斗輪 圖3-3 有格式斗輪 溜料

49、板與水平面的夾角宜為，最小不小于，溜料板設(shè)置不銹鋼襯板，其厚度不小于8，且便于更換。 無(wú)格式斗輪都采用“重力側(cè)卸式〞工作方式，即斗內(nèi)的物料靠自重自行卸出斗外，為保證物料落在斗臂架中心處的帶式輸送機(jī)上，斗輪的安裝位置與斗臂架軸線不是平行，而是有一個(gè)傾斜角，即水平面傾角，一般取為；同時(shí)，斗輪在垂直面也傾斜一個(gè)角度，即垂直傾角，一般取為。 無(wú)格式斗輪主要應(yīng)用在取磨損性較小的物料的斗輪裝置上，如應(yīng)用在取煤炭等物料。與有格式斗輪比擬，無(wú)格式斗輪相對(duì)斗輪直徑一般會(huì)略小一點(diǎn)，斗輪轉(zhuǎn)速也略高一點(diǎn)。無(wú)格式斗輪的卸料角可達(dá)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于有格式斗輪，所以無(wú)格式斗輪相對(duì)于有格式斗輪卸料要容易一些。當(dāng)圓弧擋料板磨損嚴(yán)重

50、時(shí)，往往需要拆卸斗輪維修，相對(duì)維修較困難。 為使物料在給定區(qū)域卸料，在斗內(nèi)設(shè)置圓弧擋板，擋板變面襯有耐磨板，由斗輪挖取上來(lái)的物料，通過(guò)溜料導(dǎo)料裝置流向懸臂帶式輸送機(jī)。無(wú)格式斗輪結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖3-4。 斗輪機(jī)構(gòu)及其懸臂帶式輸送機(jī)、俯仰機(jī)構(gòu)、門座架安裝在上車，可以隨上部回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)相對(duì)于下車回轉(zhuǎn)。整車靠四套運(yùn)行臺(tái)車沿軌道行走。 圖3-4 無(wú)格式斗輪結(jié)構(gòu) 1—環(huán)形擋料板；2—鏟斗卸料區(qū)間；3—溜料板；4—環(huán)形空間；5—斗臂架帶式輸送機(jī)；6—鏟斗；7—斗輪體；8—斗輪軸；9—斗輪驅(qū)動(dòng)裝置 斗輪驅(qū)動(dòng)電機(jī)選用 斗輪驅(qū)動(dòng)功率主要消耗于切割功率、鏟斗裝填功率、物料與擋板的摩擦功率、物料動(dòng)

51、能功率、物料提升功率以及克服機(jī)械傳動(dòng)的阻力。一般把這四項(xiàng)消耗功率合并稱為切割功率。對(duì)于切割功率和提升功率有以下簡(jiǎn)化計(jì)算公式: 切割功率：= 提升功率： 其中: F1=15.82+1480C F1—物料切割力，KN/m C—物料黏性，Mpa 式中: F———切割阻力,N; ———系數(shù),一般取1~1.2; ———斗輪堆取料機(jī)平均生產(chǎn)率,t/h; R———斗輪半徑,m; ———物料堆積密度,t/m3; f———松散系數(shù),一般取; ———-0.92; V———斗輪堆取料機(jī)理論生產(chǎn)率,m3/h。 代入計(jì)算得 F1KN/m

52、 那么切割阻力 F=30.6× 故切割功率：= 提升功率： 驅(qū)動(dòng)功率： 考慮到由于冬季雪水的滲透、凍結(jié)，挖掘物料的阻力要比其他季節(jié)大。一般認(rèn)為北方冬季挖掘凍結(jié)物料時(shí)所需功率是其它季節(jié)所需功率的1.3倍，故斗輪取料機(jī)所需最大驅(qū)動(dòng)功率為： 選取傳動(dòng)效率為0.8，那么所需電機(jī)的功率至少是： 參考其它斗輪取料機(jī)的參數(shù)，本次設(shè)計(jì)將采用功率為55KW的電動(dòng)機(jī)。 由于取料機(jī)在煤場(chǎng)工作，灰塵多，環(huán)境較惡劣，故電動(dòng)機(jī)必須有防塵功能。 Y系列〔IP44〕封閉式三相異步電機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)： 效率高、耗電少，性能好，噪音低，振動(dòng)小，體積小，重量輕，運(yùn)行可靠，維修方便。為B級(jí)絕緣。結(jié)構(gòu)為全

53、封閉、自扇冷式，能防止灰塵、鐵屑、雜物侵入電動(dòng)機(jī)內(nèi)部，適用于灰塵多、土揚(yáng)水濺的場(chǎng)合，如農(nóng)業(yè)機(jī)械、礦山機(jī)械、攪拌機(jī)、碾米等，應(yīng)用較廣泛。 綜上所述，選擇Y250M-4三相異步電動(dòng)機(jī)，功率為55KW，同步轉(zhuǎn)速1500r/min, 液力偶合器選用 液力偶合器是斗輪驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中重要的一局部，置于斗輪驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)與減速箱之間傳遞動(dòng)力，其作用有時(shí)似乎與聯(lián)軸器相同，但實(shí)質(zhì)全然不同。具有如下優(yōu)點(diǎn)： 〔1〕無(wú)極調(diào)速。在電機(jī)轉(zhuǎn)速恒定下可以無(wú)極調(diào)節(jié)工作機(jī)的轉(zhuǎn)速，與傳統(tǒng)的節(jié)流調(diào)節(jié)相比可以大量節(jié)省電能。 〔2〕防護(hù)動(dòng)力過(guò)載，偶合器泵輪和渦輪之間沒(méi)有機(jī)械聯(lián)系，轉(zhuǎn)矩是通過(guò)油來(lái)傳遞的，是一種柔性和有滑差的傳動(dòng)。當(dāng)負(fù)載的

54、阻力突然增大時(shí)，其滑差可以增大，甚至制動(dòng)，電機(jī)可繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)而不致停車。 〔3〕可隔離振動(dòng)，緩和沖擊。 〔4〕可方便實(shí)現(xiàn)離合。偶合器流道沖油即接合，將油排空即行脫離。 〔5〕除軸承外無(wú)磨損件，工作可靠，壽命長(zhǎng)。 由于斗輪取料機(jī)構(gòu)既要防護(hù)動(dòng)力過(guò)載，又希望大慣量工作在較長(zhǎng)的啟動(dòng)過(guò)程中，電動(dòng)機(jī)不會(huì)出現(xiàn)過(guò)大負(fù)荷，應(yīng)選用延充式限矩型。 延充式限矩型液力偶合器主要用于啟動(dòng)困難的和大慣量的工作機(jī)時(shí)，在啟動(dòng)過(guò)程中電動(dòng)機(jī)可具有較低的載荷，防護(hù)動(dòng)力系統(tǒng)動(dòng)力過(guò)載，協(xié)調(diào)多臺(tái)原動(dòng)機(jī)間載荷分配，不能調(diào)速和脫離。 電動(dòng)機(jī)的額定功率為55KW，額定轉(zhuǎn)速為1500r/min，應(yīng)選用YOX420型延充式液力偶合器。 銷

55、齒傳動(dòng)設(shè)計(jì) 1)、銷齒傳動(dòng)的特點(diǎn)及應(yīng)用 銷齒傳動(dòng)屬于齒輪傳動(dòng)的一種特殊形式。其中，具有圓銷齒的大齒輪 為銷輪，另一個(gè)具有一般齒輪輪齒齒形的小齒輪稱為齒輪。如圖3-5所示。 銷齒傳動(dòng)有外粘合、內(nèi)粘合和齒條粘合等三種型式，使用時(shí)，一般常以齒輪作為主動(dòng)輪，因?yàn)椋?dāng)以銷輪作為主動(dòng)時(shí)，齒輪的輪齒齒頂先進(jìn)入嚙合，將會(huì)降低其傳動(dòng)效率，故不用銷輪作為主動(dòng)。 由于銷輪的輪齒是圓銷形，故與一般齒輪相比，它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、加工容易、造價(jià)低、拆修方便等優(yōu)點(diǎn)，故以銷輪代替尺寸較大的一般漸開(kāi)線齒輪時(shí)，將具有很大的經(jīng)濟(jì)性。特別是個(gè)別銷齒破壞時(shí)，只需個(gè)別更換，不致整個(gè)銷輪報(bào)廢。 銷輪傳動(dòng)適用于低速、重載的機(jī)械傳動(dòng)和

56、粉塵多、潤(rùn)滑條件差等工作環(huán)境比擬惡劣的場(chǎng)所。廣泛應(yīng)用于起重機(jī)械、化工、冶金、礦山等部門的一些低速而大型的機(jī)械設(shè)備中。 銷齒傳動(dòng)結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖3-5。 圖3-5 銷齒傳動(dòng) 2)、銷齒傳動(dòng)應(yīng)用 本次設(shè)計(jì)的一個(gè)創(chuàng)新點(diǎn)就是改變傳統(tǒng)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)斗輪軸的傳動(dòng)方式，而是將一銷齒圈焊接與斗輪體的一側(cè)，減速器的輸出軸上直接裝齒輪，通過(guò)兩者的嚙合 使斗輪轉(zhuǎn)動(dòng)。 銷齒圈的輪齒是圓銷，它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、加工方便、造價(jià)低、拆修方便，銷齒傳動(dòng)適用于低速、重載機(jī)械傳動(dòng)和粉塵多、潤(rùn)滑環(huán)境較惡劣的場(chǎng)合，能使斗輪驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的制造本錢減少一倍多，同時(shí)還運(yùn)行平穩(wěn)，易于檢修。 圖3-6 銷齒傳動(dòng)驅(qū)動(dòng)斗輪原理 驅(qū)動(dòng)電機(jī)額定功率

57、P=55kw，額定轉(zhuǎn)速=150 液力偶合器傳動(dòng)效率 減速器傳動(dòng)比和傳動(dòng)效率分別為=30, 銷齒傳動(dòng)系統(tǒng)中銷輪的轉(zhuǎn)速和傳動(dòng)效率分別為=8 r/min， （1） 計(jì)算銷齒軸的轉(zhuǎn)矩 設(shè)備總傳動(dòng)比 ===185 銷齒傳動(dòng)比 銷輪功率 銷輪軸的轉(zhuǎn)矩 （2） 選定材料及確定許用應(yīng)力 銷齒材料采用45鋼，正火處理，167～217HB。按10r/min查表得 =108 kg/㎡，查表，按對(duì)稱循環(huán)載荷計(jì)算 = 式中 —疲勞極限，54=/㎡； —銷齒變面狀況系數(shù)，=1.25； —許用平安系數(shù)，的取值范圍為1.4～1.6，取=1

58、.5。 =〔kg/〕 齒輪材料采用45鋼，調(diào)質(zhì)處理，207～255HB。按10r/min 查表得 =120kg/㎡、=/㎡ 〔3〕 選定、、和確定、、等參數(shù) 查表?。?1.5、=13、 銷輪齒數(shù) 取80齒 銷齒傳動(dòng)實(shí)際傳動(dòng)比 = 銷輪實(shí)際轉(zhuǎn)速 實(shí)際總傳動(dòng)比 按=13、=0.475查圖得〔〕max=0.478。 為了保證齒頂不變尖且有一定厚度，還要保證重合度的值不小于1.1～1.3，那么試取=0.43。 按=13、=1.28在需用范圍內(nèi)，故合格。 〔4〕銷齒直徑確定及強(qiáng)度校核 按接觸強(qiáng)度公式計(jì)算 394 取=48㎜ 按彎曲強(qiáng)度驗(yàn)算公式校核

59、 取，那么 ，故銷齒彎曲強(qiáng)度足夠 按彎曲強(qiáng)度驗(yàn)算公式校核齒輪輪齒彎曲強(qiáng)度 故齒輪輪齒彎曲強(qiáng)度足夠。 〔5〕幾何尺寸計(jì)算 齒輪齒數(shù) 銷輪齒數(shù) 銷齒直徑 齒距 齒輪節(jié)圓直徑 = 銷輪節(jié)圓直徑 = 齒輪齒根圓角半徑 取 齒輪齒根圓角半徑中心至節(jié)圓距離 取 齒輪齒頂高 齒輪齒根高 齒輪全齒高 齒輪齒廓過(guò)渡圓弧半徑 取 齒輪齒頂圓直徑 齒輪齒根圓直徑 中心距 齒輪齒寬 銷齒計(jì)算長(zhǎng)度 銷齒中心至夾板邊緣距離 取 銷輪夾板厚度 取

60、 〔6〕夾板擠壓強(qiáng)度校核 取 故夾板擠壓強(qiáng)度足夠。 斗輪軸的設(shè)計(jì)及校核 〔1〕計(jì)算作用在軸上的力 根據(jù)前面計(jì)算可知扭矩T 圓周力 徑向力 軸向力 〔2〕初步估算軸的直徑 選取40Cr鋼作為軸的材料，調(diào)質(zhì)處理 由公式 計(jì)算軸的最小直徑并加大3%以考慮鍵槽的影響 查表 取A=100 那么 圖3-7 斗輪軸的結(jié)構(gòu)圖 （3） 繪制軸的彎矩圖和扭矩圖 水平方向上的力 RH1=RH22×104N 垂直方向上的力 RV1=RV2=3×104N 水平方向上的彎矩 MH=363

61、××103=7×106N·mm 垂直方向上的彎矩 MV=3×104×363=×107N·mm 最大彎矩 M=1.3×107N·mm 〔4〕按彎扭合成強(qiáng)度校核軸的強(qiáng)度 當(dāng)量彎矩 其中折合系數(shù) 軸的材料為40Cr鋼，調(diào)質(zhì)處理。=685 N/，得材料許用應(yīng)力 軸的計(jì)算應(yīng)力為 由于軸截面有鍵槽故 代入計(jì)算得 故該軸滿足強(qiáng)度要求 〔5〕計(jì)算危險(xiǎn)截面的工作應(yīng)力 取第一個(gè)軸肩面作為危險(xiǎn)面 截面彎矩 截面扭矩 抗彎截面系數(shù) 抗扭截面系數(shù) 截面上彎曲應(yīng)力 截面上扭剪應(yīng)力 彎曲應(yīng)力幅

62、 彎曲平均應(yīng)力 扭切應(yīng)力 〔6〕 確定材料的機(jī)械性能 查表可知40Cr鋼彎曲疲勞極限 剪切疲勞極限 合金鋼材料的特性系數(shù) ， 〔7〕 確定綜合影響系數(shù)、 軸肩圓角處有效應(yīng)力集中系數(shù)、 ,根據(jù) ，，查表計(jì)算得， 配合處綜合影響系數(shù)、，根據(jù)d，，配合H7/r6計(jì)算得=3.8，= 尺寸系數(shù)、，根據(jù)圖查得， 外表狀況系數(shù)= 〔8〕計(jì)算平安系數(shù) 取需要平安系數(shù) 故疲勞強(qiáng)度平安。 圖3-8 軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖 上車回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)選型 回轉(zhuǎn)支承裝置主要有兩大類：柱式和轉(zhuǎn)盤式。采用轉(zhuǎn)柱式回轉(zhuǎn)支撐裝置的起重機(jī)

63、具有一個(gè)與回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)裝成一體的轉(zhuǎn)柱,轉(zhuǎn)柱插入門座中,依靠上、下支座支撐,并通過(guò)驅(qū)動(dòng)裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。采用滾動(dòng)軸承式回轉(zhuǎn)支撐裝置的起重機(jī),其回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)安裝在一個(gè)大轉(zhuǎn)盤上,轉(zhuǎn)盤支撐在滾輪、滾子或滾柱等滾動(dòng)體上,滾動(dòng)體那么可以在門座的滾動(dòng)座圈上滾動(dòng)。其中滾動(dòng)軸承式回轉(zhuǎn)支撐回轉(zhuǎn)裝置具有尺寸小,結(jié)構(gòu)緊湊,承載能力大,回轉(zhuǎn)摩擦阻力小,滾動(dòng)體與滾道之間的間隙小,維護(hù)方便,使用壽命長(zhǎng),易于實(shí)現(xiàn)“三化〞,并且能同時(shí)承受垂直力,水平力和傾覆力矩等一系列優(yōu)點(diǎn)。為了適應(yīng)不同的使用要求,滾動(dòng)軸承式回轉(zhuǎn)支撐裝置有多種型式,主要有單排四點(diǎn)接觸球式,雙排異徑球式,單排交叉滾柱式和三排滾柱式等。由于斗輪取料機(jī)的回轉(zhuǎn)局部尺寸較大，

64、所以本設(shè)計(jì)采用轉(zhuǎn)盤式旋轉(zhuǎn)支承裝置。根據(jù)轉(zhuǎn)盤傳遞載荷方法的不同，轉(zhuǎn)盤式旋轉(zhuǎn)支承裝置又可以分為三種型式：少支點(diǎn)的支承滾輪式、多支點(diǎn)的滾子夾套式和滾動(dòng)軸承式。本設(shè)計(jì)選用滾動(dòng)軸承式，滾動(dòng)軸承式旋轉(zhuǎn)支承裝置主要有： 〔1〕雙排球軸承式〔圖3-9〕 雙排滾珠支承由上、下兩排滾珠、內(nèi)外座圈、隔離體、密封和潤(rùn)滑裝置等組成，內(nèi)外座圈中的一個(gè)可制成上下分片式。上排滾珠承受載荷較大，故滾珠直徑較小。在較大的軸向力和傾復(fù)力矩作用下，可將其接觸角設(shè)計(jì)成能白由地移動(dòng)到接近90“。因此，它比同樣大小，同樣數(shù)目單排滾珠支承的承載能力大得多，能承受很大的軸向載荷和傾覆力矩，且在承受載荷時(shí)，不會(huì)引起滾道別離，保證了齒輪正常嚙

65、合，但本錢高。 圖3-9 雙排球軸承式回轉(zhuǎn)支承 〔2〕交叉滾子軸承式〔圖3-10〕 這種旋轉(zhuǎn)支承裝置中的滾柱接觸壓力角一般為，相鄰滾柱的軸線是交叉排列的。由于滾柱與滾道是線接觸，所以承載能力比滾珠式的大。具有承載能力高、加工工藝簡(jiǎn)單、結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕、高度小(降低重心，提高穩(wěn)定性)等優(yōu)點(diǎn)，為了保證滾柱與滾道有足夠的接觸長(zhǎng)度，對(duì)與座圈相連接的構(gòu)件的剛度和安裝精度要求高一些。在起重機(jī)械、堆取料機(jī)等應(yīng)用較多。 圖3-10 交叉滾子軸承式回轉(zhuǎn)支承 〔3〕四點(diǎn)接觸滾珠式〔圖3-11〕 這種旋轉(zhuǎn)支承裝置的內(nèi)外座圈滾道是兩個(gè)對(duì)稱的圓弧曲面，滾珠的接觸壓力角一般為，它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、重量輕、

66、承載能力大、高度尺寸小的優(yōu)點(diǎn)。適用于回轉(zhuǎn)式輸送機(jī)、焊接操作機(jī)、中小型起重機(jī)和斗輪堆取料機(jī)。 圖3-11 四點(diǎn)接觸滾珠式回轉(zhuǎn)支承 〔4〕三排滾子式〔圖3-12〕 這種旋轉(zhuǎn)支承裝置中兩排滾柱在水平方向平行排列以承受軸向載荷，另有一排垂直排列的滾柱承受徑向載荷。三排滾子式旋轉(zhuǎn)支承裝置比上述各種軸承式旋轉(zhuǎn)支承裝置的承載能力大，但制造及安裝精度要求較高；同時(shí)，與之相連的構(gòu)件也要有足夠的剛度。這種旋轉(zhuǎn)支承裝置多用于起重量很大、座圈外徑又受到限制的取料機(jī)上。 圖3-12 三排滾子式回轉(zhuǎn)支承 由于本設(shè)計(jì)屬于小型取料機(jī)，在保證承受能力合格的情況下，考慮到經(jīng)濟(jì)性和方便性，決定采用交叉滾子軸承式回轉(zhuǎn)支承。 回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)由交叉滾子軸承式回轉(zhuǎn)支承、上座圈、下座圈及固定在轉(zhuǎn)盤后部的回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置組成，下座圈下部固定在門座上，下座圈上部與帶外齒的推力向心單排四點(diǎn)接觸球式回轉(zhuǎn)支承外圈相連；上座圈上部支撐著轉(zhuǎn)盤，上座圈下部與滾珠軸承內(nèi)圈相連。回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置一般安裝在轉(zhuǎn)盤尾部或側(cè)部。安裝在減速器輸出軸上的驅(qū)動(dòng)齒輪與軸承的外齒相嚙合，通過(guò)電動(dòng)機(jī)的動(dòng)力傳動(dòng)，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)盤以上局部對(duì)于門座的回轉(zhuǎn)。上車回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)應(yīng)該