斗轮堆取料机生产能力提升技术改造探讨

李晨

摘 要：斗轮堆取料机是一种重要的生产设备，其生产能力直接影响社会经济的发展，应社会经济发展的需求，近年来各料场的堆取料作业也随着增加，为有效提升斗轮堆取料机的生产能力，使其满堆取料作业的高吞吐量需求，就必须要对堆取料机进行技术改造。

关键词：斗轮堆取料机；生产能力提升；技术改造

中图分类号：TH24 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2018）34-0145-02

Abstract： Bucket wheel stacker and reclaimer is an kind of important production equipment， with its production capacity directly affecting the social and economic development. In response to the needs of social and economic development， in recent years， the stacker and reclaimer operations in various stacks have also increased. In order to effectively improve the production capacity of bucket wheel stacker-reclaimer and meet the high throughput requirements of stacker-reclaimer， it is necessary to carry out technical transformation of the stacker-reclaimer.

Keywords： bucket wheel stacker and reclaimer； production capacity promotion； technical innovation

作业于不同料场的堆取料机规格型号不一，因此对其的技术改造也不能以偏概全，同一而论，下文以作业于某料场的DQ-5030斗轮堆取料机为例，从机构改造、结构改造两个方面分析论述了一种斗轮堆取料机提升生产能力的技术改造方案，并在技术可行、经济满足的情况下对其实施了具体的改造，有效提升了斗轮堆取料机的生产能力[1]。

1 改造方案概述

1.1 改造案例概述

DQ-5030斗轮堆取料机为一矿石码头堆场装卸作业设备，堆料能力为2200t/h，取料能力为1200t/h，在该码头作业业务量急速上升的情况下，码头现有的斗轮堆取料机的生产能力已经不能满足码头发展的需求，只有將斗轮堆取料机的堆料能力与取料能力进行优化，才能有效满足码头日益上升的生产需求。在权衡新型设备引进与现有设备改造两种优化方案之后，一致认为对现有斗轮堆取料机进行技术改造，提升其的生产能力，既能省去购买新型设备的资金，又能避免现有设备的浪费，是一种非常经济可行的方法，因此，相关技术人员从设备的机构结构、生产能力等各方面分析，设计出了一套安全可靠的技术改造方案，以期提升斗轮堆取料机的生产能力[2]。具体的技术改造方案如下。

1.2 技术改造方案设计

DQ-5030斗轮堆取料机是一长期作业于矿石码头堆场的设备，改造前DQ-5030斗轮堆取料机的主要性能如下：堆料能力为2200t/h，取料能力为1200t/h，斗轮直径为5.6m，斗数为8个，斗容为0.186m3，斗轮转速为5.6r/min，皮带机带宽为1400mm，皮带机转速为2.2m/s。根据斗轮堆取料机的上述性能以及实际的生产能力，计划分别从堆料能力以及取料能力两个方面设计改造方案[3]。

1.2.1 取料能力提升改造

斗轮堆取料机的实际取料取决于堆取料机的斗轮机构，即斗轮的数量与斗轮的转速，因此在设计斗轮堆取料机的斗轮机构时，将改造的重点放在了斗轮的数量以及斗轮的转速方面，通过增加斗轮数量、提升斗轮转速、增大斗轮容量的方式来提升斗轮的取料能力[4]。在利用斗轮堆取料机的斗轮取料能力计算公式进行计算后，证明了该改造方案的合理性，即能通过提升斗轮堆取料机机构转速的方式来提升其的取料能力。

1.2.2 堆料能力提升改造

斗轮堆取料机的堆料能力在很大程度上取决于堆料机悬臂皮带机的输送能力，而设备悬臂皮带机的输送能力又由带宽以及带速所决定，因此在斗轮堆取料机堆料能力的提升改造方面，应将改造的重点放在悬臂皮带机的带宽以及带速方面[5]。但是在设计带宽的改造方案时我们发现，带宽涉及滚筒、托辊组、驱动装置、皮带等多个构件，如果要改变带宽，就需要对上述构件进行全部更换，因此改造工作量大，经济成本高，且带宽的加宽也会导致斗轮堆取料机前臂架上的悬臂皮带机布置空间不足等问题出现，因而该种改造方案并不是最经济合理的改造方案，由此可见，只有通过提升带速的方式来有效提高斗轮堆取料机的堆料能力。在利用斗轮堆取料机的斗轮堆料能力计算公式公式进行计算后，证明了该改造方案的合理性，即能通过提升斗轮堆取料机悬臂皮带机带速的方式来提升其的堆料能力。

2 机构改造方案实施

2.1 斗轮机构改造

原有DQ-5030斗轮堆取料机的斗轮转速为5.6r/min，为有效提升斗轮堆取料机的取料能力，就需要适当提升斗轮堆取料机的斗轮转速，斗轮转速提升后，设备驱动电机的输出功率也会相应增大，为确保斗轮堆取料机能正常运行，就需要重新校验核对原有斗轮驱动电机功率表，重新判断其是否满足提速后的斗轮运行需求[6]。在进行核对时，需要根据设备的型号、功率参数、斗轮挖掘阻力等信息，利用专门的功率计算公式就现有电机功率进行计算，经计算得知提速后的斗轮驱动电机功率为55kW，而现有斗轮驱动电机功率为75kW，因此满足斗轮运行需求，不需要更换新的动力装置，仅仅需要将原有减速器的减速比做适当的增加，就可满足斗轮机转速提升的需求。但是要想全面保证斗轮机作业效率，避免提速后的斗轮堆取料机在作业过程中发生运行故障，就需要对斗轮堆取料机中斗轮机的联轴器、制动器等逐一校对核验，确保万无一失后再将提速后的斗轮机投入使用。

2.2 悬臂皮带机改造

原有DQ-5030斗轮堆取料机的皮带机带速为2.2m/s，为有效提升斗轮堆取料机的取料能力，就需要适当提升斗轮堆取料机的皮带带速，将原有皮带机的带速由2.2m/s增加到3.25m/s，悬臂皮带机带速提升后，电机的功率也会发生相应的变化，因此仍旧根据设备的型号、功率参数、悬臂皮带机皮带运转阻力等信息，利用专门的功率计算公式就现有电机功率进行计算，经计算得出，需要将斗轮堆取料机的电机功率由原来的90kW增加到132kW，才能满足悬臂皮带机的运行要求，因此需要将发电机进行更换，同时也将与之相关的制动器、减速器、驱动滚筒轴承等做相应更换，使其满足增速后的皮带机的运行要求。同时将皮带机皮带的大小与厚度也做适当的加大、加厚调整，加大加厚后的皮带强度更强，使用时间也会更长。最后将悬臂皮带机系统的垂直拉紧装置的配重也做相应的增加。

3 结构改造方案实施

对斗轮堆取料机进行机构改造后，堆取料机的结构会发生相应变化，譬如改造堆取料机的悬臂皮带机上的物料以及相关结构会导致斗轮堆取料机前臂架的质量会有一个显著的提升，而在前臂结构整体质量增加的同时，悬臂皮带机张力、斗轮挖掘阻力以及侧向阻力都会有一个明显的改变，在此情况下，若不对斗轮堆取料机的稳定性、刚度以及强度等各项性能指标重新校验审核，保证各指标正常无误，就会给斗轮堆取料机的运行埋下安全隐患，增强其故障发生概率[7]。因此在完成斗轮堆取料机的机构提升改造后，对其的性能检验必不可少，使用有限元分析软件ANSYS建立一个虚拟斗轮堆取料机的计算模型，在此模型上按照相关设备操作规范与计算标准施加各种荷载组合进行有限元的分析计算，根据计算结构分析斗轮堆取料机的各项性能是否满足提升改造后的设备的运行要求。但是在利用有限元分析软件ANSYS进行模拟计算时，需要综合考虑斗轮堆取料机堆料、取料時各结构承受的荷载问题，经过分析我们发现斗轮堆取料机在取料时结构承受荷载更大，因此在计算时应将计算的重点放在斗轮堆取料机的取料方面。在完成计算后对斗轮堆取料机进行应力分布分析，经分析后发现经过机构提升改造后的斗轮堆取料机还存在以下问题：（1）斗轮堆取料机的接地力以及工作工况下最小腿压均不符合作业要求，尤其是工作工况下的最小腿压占设备总重的10%不到，稳定性欠缺；（2）应力分布不均匀，局部应力超过许用应力强度且前臂架靠近斗轮机主腹杆应力集中最为明显。由此可见，斗轮堆取料机还不能满足投入使用的要求，必须对其的结构进行改造，改造措施及如下：（1）加强平衡架的结构，在原有基础上增加相应的配重，有效提升设备整体的稳定性同时降低应力。（2）在前臂架应力集中明显的部位增加斜撑杆，有效改善力的分布与传递；（3）增加支撑、圈梁、肋板等加固对门座架。在完成上述的改造后，再对斗轮堆取料机的各项性能进行检验，检验发现，在经过结构改造后，斗轮堆取料机的强度、刚度以及稳定性均符合要求。

4 结束语

综上所述，对斗轮堆取料机进行技术改造，有效提升斗轮堆取料机的生产能力，使其满堆取料作业的高吞吐量需求，是推动社会经济发展的重要举措。因此，相关技术人员应通过不断的学习，熟练操作斗轮堆取料机，有效改造斗轮堆取料机，将斗轮堆取料机的作用充分发挥出来。

参考文献：

[1]施文扬.试析堆取料机斗轮机构的技术改造研究[J].科技风，2018（25）：152.

[2]陈泽，沈振军.斗轮堆取料机智能控制系统研究[J].计量与测试技术，2017，44（12）：6-8.

[3]张亮，龙诗东.斗轮堆取料机生产能力提升技术改造研究[J].港口装卸，2017（03）：57-59.

[4]李楠.斗轮堆取料机斗轮机构的技术改造[J].现代制造技术与装备，2016（08）：77-78.

[5]郑安国.斗轮堆取料机对不同密度物料相同取料能力的设计优化[J].起重运输机械，2015（11）：20-24.

[6]吴颖昕.斗轮堆取料机堆取料工艺与控制方法的研究[D].东北大学，2009.

[7]夏少建.臂架式斗轮堆取料机取料平均生产能力的研究[J].起重运输机械，2009（05）：29-31.