悬臂式斗轮堆取料机设计说明书

悬臂式斗轮堆取料机设计说明书内容摘要：

、渤海湾等各大港口会进口更多的来自国外的铁矿石 ， 所以在钢铁企业的发展过程中最先发展的是沿海各个口岸的交通。 在新建的矿石港口的泊位中也将以大吨位船只的泊位为主。 在钢铁企业矿石需求发展港口的同时还会同时发展钢铁企业内的原料长场的建设，这里会包括在钢铁企业内部的一次料场和二次料场 ， 同时钢铁企业也会加大对煤炭的需求，将有大量的煤炭经过北方港口装船运往南方 ，所以，在钢铁行业快速发展的推动下，在港口和钢铁企业，散料机械会有一个十分巨大的市场发展空间。 散料机械在港口行业的高速发展已经开始并会持续一定的时间。 在电力方面，前几年部分电力部门出现了供大于求的矛盾，部分电厂限制发电或只是部分机组开机 ， 受国民经济持续增长的影响，各行各业用电量也在不断的增长。 现在在南方的部分地区出现了电力紧缺的情况 ， 为缓解和解决电力紧缺的矛盾，在电力方面必然会加大其投入。 电厂的增加使煤炭的需求量增加 ， 各个煤矿会加大煤炭产量，以满足电力市场对煤炭的需求 ， 在电力方面也存在着大量的煤炭北煤南运 ， 同钢铁行业一样，也会大幅度增加散料机械的需求量。 电厂和港口都会因为电 力企业的发展增加对散料机械的需求。 在 沙石、 水泥等建材行业也随着国民经济的发展和固定资产投入的加大而得到迅猛的发展。 散料机械虽然在建材行业的应用设备形式较小 ， 但其在全国的数量是巨大的，混匀堆 取 料机、刮板取料机、皮带运输机的数量同样会有一个大的发展。 斗轮堆取料机国内 发展 现状 国内堆取料机的设计已有近四十年年的历史，最早制造的一两台设备投入使用也有三十四年的历史。 最早的斗轮堆取料机设计可以追溯到 1966 年，当时参加设计和研制的单位有 ： 北京钢铁设计院、大连工矿车辆厂、北京起重机械研究所、鞍山钢 铁设计院、哈尔滨重机厂、华北电力设计院、东北电力设计院、西北电力设计院等单位。 当时国内部分钢厂、码头急需使用此类设备，国外当时已使用了十余年，为满足当时的社会需要开发了我国早期的斗轮堆取料机。 这些单位为中国斗轮堆取料机事业的早期发展做出了贡献，奠定了这一行业的基础。 当时的典型设备型号为 KL1型， KL4型， DQ3025 型， DQ5030 型，取 /堆料能力分别为： 1200/2020t/h 30m， 1200/2020t/h 30m， 300/600t/h 25m， 500/1000t/h 30m，其中 KL1 型为 1966年设计， 1970 年 3 月在攀钢焦化厂投入使用。 虽然当时的产品和现代产品在质量上和控制水平上存在着很大的差别，但这些早期的产品对当时的电力企业和钢铁企业的发展起到了十分重要。 八十年代，随着电力工业和钢铁工业的发展，斗轮堆取料机的事业也得到了十分迅猛的发展，在电力部门的使用数量有很大的提高，并且在港口上的使用量剧增。 宝钢的原料码头，秦皇岛港、连云港、北仑港、西基港、烟台港、天津港、大连港等相继一大批港口增设了散料码头用于煤炭或矿石的转运。 九十年代国内斗轮堆取料机的事业发展更是向数量更多 ，应用更广的方向发展。 在钢铁企业、电力企业、各大港口几乎都可以看到斗轮堆取料机的应用。 在港口人们也已经把斗轮堆取料机当作一种港口机械。 在斗轮堆取料机的出口方面国内的产品还比较少，大多数出口的产品是和某些成套项目共同出口到其他国家。 其次是和国外的某些公司联合制造，为其制造焊接件和机械加工件出口。 在进口方面，最早的斗轮堆取料机的进口是： 19801981 年上海宝钢进口日本的十九台斗轮堆取料机； 1981 年北仑港进口两台斗轮堆取料机； 1988 年福州华能电厂，大连华能电厂等。 在国内项目和国 外合作制造的有： 1982 年石臼港项目； 1984 年 秦皇岛港二期； 1986 年 秦皇岛港三期； 1994年 秦皇岛港四期； 1990 年 青岛前湾港； 1984 年 广州西基码头； 1988 年宝钢二期项目； 19951996 年宝钢三期项目； 2020 年 宝钢马迹山港项目； 2020 年 天津港项目；黄骅港的一期和二期项目；以及上海罗径港、石洞口电厂、扬州电厂、北仑电厂、江由电厂、硌磺电厂等基本上采用了引进技术合作制造的模式生产的斗轮堆取料机。 进口和引进的主要国家来自日本、美国、德国、法国、奥地利、意大利等国。 产品的进口和技术的引进大大缩短了国产设备和国外设备的差距，使国内本行业的产品在质量上有了很大的提高。 目前国内的产品质量基本可以满足国内用户的要求， 现在可设计制造斗轮堆取料机的厂家达五六家。 经过几十年的发展，我国的斗轮堆取料机研制水平取得了较大提高，但同发达国家相比，仍存在明显差距，其控制技术仅限于基于可编程控制器（ PLC）为核心的单机控制，作业水平也仅限于单机手动方式。 现在国内的斗轮堆取料机已经从最初的研究转向发展，向更高的产品质量和设计水平迈进。 国内已经开展了斗轮堆取料机自动控制方面的引进和 开发工作，已能生产带有半自动微机程控系统的机型，控制水平已达到了 20世纪 70年代末国际水平。 表 堆取料机的主要制造商 国内外堆取料机主要制造商 MANUFACTURES FOR STACKER amp。 RECLAIMER 1 哈尔滨重型机器厂 HAERBIN HEAVY MACHINERY WORKS 2 长沙重型机器厂 CHANGSHA HEAVY MACHINERY PLANT 3 大连重工集团有限公司 DALIAN HEAVY INDUSTRIES， LTD. 4 上海港机厂 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 HEAVY INDUSTRIES LTD 7 石川岛播磨 (日） IHI 8 川崎重工株式会社 (日） KAWASAKI HEAVY INDUSTRIES LTD 9 克虏伯 （德） KRUPP 10 曼塔克拉夫 (德） MAN TAKRAF 11 亨肖 （英） STRACHAN amp。 HENSHAW 12 斯维达拉 （美） SVEDALA (DRAVO WELLMAN) 13 诺尔 （德） PREUSSAG NOELL GmbH 14 奥地利钢铁联合公司 (奥地利） VOESTALPNE MATERIALS HANDLING amp。 CO KG ZELTWEG 15 凯亚 （法） NOEL HAROLD COUYAVAH 表 斗轮堆取料机国内部分港口用户 1 秦 皇岛港务局二公司，六公司，七公司 煤炭 2 天津港务局南疆焦碳码头与煤炭码头 煤炭与焦碳 3 青岛港务局前湾港 煤炭 4 日照港务局 煤炭 5 营口鲅鱼圈港 煤炭 6 湛江港务局 矿石与煤炭 7 广州港务局新沙港，西基港 矿石与煤炭 8 宁波港务局 矿石与煤炭 9 上海港务局罗径码头 矿石与煤炭 10 连云港港务局 煤炭 11 烟台港务局 煤炭 12 宝钢马迹山港 矿石 13 黄骅港 煤炭 14 南京港务局 矿石与煤炭 15 徐州万寨港 煤炭 16 余家湖港 煤炭 表 斗轮堆取料机国内部分钢厂用户 1 宝山钢铁公司 煤炭 2 武汉钢铁公司 煤炭与焦碳 3 鞍山钢铁公司 煤炭 4 马鞍山钢铁公司 煤炭 5 重庆钢铁公司 煤炭 6 本溪钢铁公司 矿石与煤炭 7 昆明钢铁公司 矿石与煤炭 8 石家庄钢铁公司 矿石与煤炭 9 唐山钢铁公司 矿石与煤炭 10 成都钢铁公司 煤炭 11 新余钢铁公司 煤炭 12 杭州钢铁公司 矿石 13 天津钢铁公司 矿石与煤炭 14 韶关钢铁公司 矿石与煤炭 15 酒泉钢铁公司 矿石与煤炭 16 南京钢铁公司 矿石与煤炭 17 安阳钢铁公司 矿石与煤炭 18 邯郸钢铁公司 矿石与煤炭 19 凌原钢铁公司 矿石与煤炭 20 湘潭钢铁公司 矿石与煤炭 斗轮堆取料机的研究方向 现代悬臂式斗轮堆取料机的发展趋势除原有的特点之外， 还 增加了新的内 容 ： （ 1） 研制生产率更大、作业范围更广的机型。 （ 2） 研制适应性更好的机型。 （ 3） 提高自动化程度，实现作业和保护的自动控制。 （ 4） 实现标准化、系列化和通用化之外。 采用现代设计方法和设计手段，优化结构组合，在保证生产能力的前提下，尽量减轻整机重量 ， 提高设备的可靠程度，已成为必然。 世界上研究和开发斗轮机械最早的国家是德国，其次是前苏联，而且，目前它们仍处于世界领先地位，它们对斗轮挖掘机的研究做了大量工作。 德国学者Scheffler 堆取料机 的切削阻力系数和切削力系数与岩石性质之间的关系。 用 振动模拟系统求出了斗轮 堆取料 机的动态附加应力和共振转速等对斗轮挖掘机进行了振动计算，并用试验验证了计算结果的正确性。 堆取料 机斗齿装置测挖掘力的方法进行了研究。 前苏联的别列日诺依等对斗轮 堆取料机斗轮驱动系统的动载荷进行了分析，给出了动态载荷的经验公式，丘特诺夫斯基则研究了斗轮 堆取料 机工作装置的振动对切削参数的影响，国内对斗轮 堆取料机的研究还比较落后， 目 前，研究工作主要集中在挖掘阻力的测试及其载荷谱的编制、轮斗斗唇形状改变、总体参数优化设计及其结构件的静态刚度强度分析等方面。 虽然国内外已对斗 轮挖掘机进行过多方面的动态问题研究，但对于斗轮堆取料机的工作装置的运动仿真以及对其变幅装置的多工位动态性能进行研究的报道并不多见。 国内在斗轮堆取料机的设计过程中，往往类比国外对斗轮挖掘机的研究成果和斗轮堆取料机的各种参数，缺少科学的动态设计依据，这是国内产品质量较差，故障率高的根本原因。 虽然斗轮堆取料机在结构上与斗轮挖掘机有许多相似之处，但由于作业对象的不同，即斗轮挖掘机的作业对象是矿岩，斗轮堆取料机的作业对象是散料，因此，在末端工作机构的驱动和结构件的刚度强度等方面相差悬殊，这些决定了其动态性能的本质不同。 对斗轮堆取料机工作装置的动态问题进行深人研究，采用现代设计方法和设计手段，才是提高斗轮堆取料机产品质量和可靠性的主要途径。 随着自动化和信息技术的发展，发达国家斗轮堆取料机技术进入了一个新阶段，主要有以下四个方面： （ 1） 理论生产率向大型化发展。 斗轮对取料机的理论生产率是衡量斗轮堆取料机规模的一个指标，它从开始的每小时几十立方米发展到现在的每小时近 20200立方米。 德国目前仍在开发有更大理论生产率的斗轮堆取料机。 （ 2） 各国都在使斗轮堆取料机的生产系列化。 系列化的好处之一是可保证某些零配件，如铲斗、履带板 、驱动轮等通用化、标准化，使顾客更方便地在市场上买到现货。 （ 3） 斗轮堆取料机的自动化程度越来越高，使信号、事故预报和联锁的操纵装置更加完善，实现作业和保护的自动控制。 斗轮堆取料机是一个典型的多刚体系统，采用机器人的运动规划和主动控制技术，可提高斗轮堆取料机的工作稳定性和作业能力。 机器人化斗轮堆取料机是集机器人机构、机器人控制技术以及现代电子和信息技术等为一体的综合性机电一体化产品。 更重要的是，将电子技术、计算机技术与传统大型机械设备进行嫁接，可大大提高设备的性能和作业能力。 如采用机器人的多传感器融合和配 置技术以及现场总线技术，可提高斗轮堆取料机的智能化作业能力和工作可靠性；采用遥控遥感技术，可改善作业环境，减员增效，提高现代化作业水平；采用网络技术，可大大提高制造厂和用户的综合管理水平及跟踪服务能力。 （ 4） 采用现代设计方法和设计手段，优化结构组合，在保证生产能力的前提下，尽量减轻整机的重量，提高设备的可靠程度。 ABB公司已开发出自适应的操作系统，使斗轮堆取料机始终处于较高的工作能力，并尽可能地受环境和操作人员水平的影响。 设计课题及选题意义 取料机与堆料机适用于大型码头、港口项目。 在大型散货料场 的地面，利用带式输送机，设计成单一的流程，即堆料流程或取料流程。 一般同一料场相邻的两个设备一个是堆料机，另一个是取料机。 对同一料场或不同料场，这两台设备可同时进行取料与堆料，如堆料机用于卸火车，同时取料机用于装船。 对于码头用户可在取料机的轨道上安装带式输送机，使得取料机所取得物料直接卸在输送带上，通过输送带运输到船上。 所以单一功能的取料机也有很大的市场需求，本次设计将研究设计悬臂式斗轮取料机（见图 13）。 重点设计其斗轮机构和回转机构以及取料半自动控制过程。 图 13 悬臂式斗轮取料机 斗轮取料机包含了斗轮机构、输送机、回转机构、控制系统等众多小系统，这对我们学生运用大学期间所学知识进行综合运用有很大益处。 由于所学知识有限，再加上煤堆形状的不确定性，对斗轮堆取。