斗轮机的工作原理
斗轮式堆取料机是一种用于散状料的专用堆取、输送和均料的大型移动机械,它被广泛用于煤炭、火电厂、港口、钢铁、水泥等行业以及大型水利工地。斗轮式堆取料机是在小型斗轮挖掘机的基础上发展起来的堆、取合一的轨道式装卸设备,它具有堆取料能力大、料场占地面积小、操作方便、容易实现自动控制等优点而被工业部门广泛使用。斗轮式堆取料机类设备包括悬臂式、桥式、门架式等不同的种类,以及单一功能的取料机、堆料机、混匀取料机、混匀堆料机等,现对悬臂式斗轮堆取料机回转机构工作原理进行介绍,尤其对其回转机构产生的典型故障在理论上进行受力分析,并采取有效方式予以解决,确保设备处于良好的工作状态。
l 斗轮式堆取料机回转的机构形式
通常斗轮式堆取料机每次作业完成的料堆都具有长度、高度、宽度的三维尺寸,因此斗轮式堆取料机是具有三自由度(直线行走功能、上车旋转功能和俯仰功能)的工程机械,实际的堆取料作业采用连续旋转+断续行走+手动俯仰方式。目前广泛使用的斗轮堆取料机回转装置有三种形式,分别为圆锥滚轮支承、回转大轴承支承、台车式支承(类似于行走台车)n 。
1.1 圆锥滚轮式支承
圆锥滚轮式支承是采用圆锥滚轮作为支承辊子,圆锥滚轮的小端直径达100~200mm,大端在200mm左右,比常用的回转大轴承内的辊子直径大得多。支承装置内外都设有保持架式的连接板,将所有滚轮连接到一起,这种回转支承在大型机械设备中是一种常用的回转支承机构。圆锥滚轮式回转支承的特点如下:(1)使用寿命长:在回转支承工作过程中,不需要严格的润滑,各滚轮轴承采用含油轴承或普通滑动轴承,在运行中由于滚轮上下受压,而轴与轴承几乎不受力,轴与轴承所受的载荷仅仅是保持架固定时的附加载荷。(2)检修方便迅速:回转装置维修时,仅需拆卸保持架,将滚轮更换后再安装保持架,整个过程时间短,维修费用低,一般在一天内即可完成。而采用大轴承支承,需要动用起重设备、大型千斤顶,并要进行必要的固定和焊接,设备局部需进行拆卸,而且还会遇到许多安全问题。维修周期也需要半个月左右;若采用台车式支承方式,维修时与大轴承相似。(3)整机重心低稳定性好:与台车式回转支承相比,重心高度可以降低,因为圆锥滚轮的直径比较小,所以支承装置整体高度也会小。不论是正常工作还是在大风天气下,此种支承对整机的稳定性比台车式支承有较大的改善。由于采用圆锥式滚轮,具有自动对中定心功能,整机回转使用稳定性好。(4)适应于恶劣的使用环境:斗轮堆取料机为露天作业的大型机械设备。在采用回转大轴承时,必须采取措施防尘防水,保证上述两条非常困难。进尘进水后会加速轴承的磨损和腐蚀,降低轴承的使用寿命。而圆锥滚轮在具体的使用中不必担心粉尘与雨水,粉尘和雨水不会对圆锥滚轮产生太多的影响。原因是圆锥滚轮直径相对于大轴承的辊子直径要大得多,少量的腐蚀和粉尘产生的磨损对圆锥滚轮和滚道的影响非常小。正常工作时,滚轮和滚道适当涂抹润滑脂即可。
1.2 回转大轴承(大钢球式)支承大钢球式回转支承是采用较大的钢球作为回转支承体。设有上滚道与下滚道,上下滚道都是与钢球相互适应的圆弧面。钢球直径约为4050mm,比常用的回转大轴承内的钢球大许多,内部也设有保持钢球相对位置的保持架。轴承有较好的密封条件,如采用迷宫式密封,确保杂质不能进入轴承内部。润滑剂应选用抗压润滑剂,并且使用与维护 第29卷201 1年第4期(总第154期)润滑设备应当可靠,定时定量润滑。此种机构使用寿命比常用的大轴承要好一些,但上下滚道加工比较困难,适应非常恶劣工作环境的能力比圆锥滚轮要差一些。
1-3 台车式支承(类似于行走台车)
目前国内市场上堆取料机回转支撑较多采用台车式,台车式回转支承,它是由四套台车组和四套水平轮组组成(见图1)。台车组是由平衡梁和四个行走轮组成,呈弧型。工作时,所有行走轮运行在圆弧轨道上,支承回转上部结构作圆周运动。水平轮主要是控制和调整回转上部结构始终处于料机的重心位置。台车式回转装置相对另外两种形式维护方便,无需防尘防水,但是制作难度较高,尤其圆弧轨道的冷弯制作,难度大、成本高、周期长必须由专业厂家制作,而且台车式回转装置安装精度要求高,首先要保证四套台车组合的圆度,其次要保证四套台车组回转半径圆心与圆弧轨道的圆心必须严格同心,以确保了回转台车组行走轮的回转半径与圆弧轨道的半径完全吻合。一般堆取料机的台车式回转装置在出厂前已预装过,经过精确调整,确定安装基准后才予以出厂,因此,堆取料机回转装置的使用寿命完全依赖制造商的制造质量。一旦投入使用,(因回转中心被中心受料斗所占据)现场已没有条件再进行精确调整,所以台车式回转装置虽然是一次性投入,但后期维护难度极大,尤其堆取料机一般都是室外作业,使用若干年后,其中的回转台车难免会产生故障不得不更换,局部台车更换后,进行中心找正一直是检修的棘手问题。
挖泥船的种类很多,从挖泥方式上可以分为机械挖泥和吸扬挖泥两大类。机械挖泥方式是用型式不同的泥斗挖泥,有抓斗式、铲斗式和斗轮式三种。抓斗式挖泥船船体呈箱型,宽度较大,以便抓斗侧转抛泥时船体不至于太大的倾斜。抓斗有多种型式可以适应不同的土质,其容积小的不足1立方米,大的可超过20立方米。铲斗式挖泥船适于挖掘较硬的泥沙,它用吊杆和斗柄将铲斗伸至水底挖泥,其铲斗容积在O.5—22立方米之间,最大挖深可达15—18米。在抓斗式挖泥船和铲斗式挖泥船基础上制造出用环形链条将几十个挖泥斗串连起来的链斗式挖泥船,工作效率大大提高,最高者达1000立方米/小时。其环形链条装在斗桥上,由上导轮带动围绕斗桥环形,挖泥斗行至斗桥下端时挖起泥沙,随后上行出水,卸出泥沙。斗轮式挖泥船的工作原理基本上与链斗式相近,但两者结构上却大不相同。斗轮式挖泥船的泥斗安装在一个巨大的旋转轮上,轮子则装在臂柄的前端,由臂柄送到水下挖泥。
吸扬式挖泥船采用铰刀将水底泥沙绞松,或用耙头将泥沙刮起,再用泥泵将泥浆吸引排走。我们又发明了一种新的边抛式挖泥船,它是从耙吸式挖泥船的排泥管上引出一根置于悬臂中伸出舷外的排泥管,泥泵吸上来的泥沙不进入泥舱而直接用排泥管排放到下游水流中,由水流将泥沙带走,这样就免除了挖泥船往前抛泥区的航程,提高了效率,因而颇受欢迎。
其中的斗轮、刮板、溜槽等部位都是由耐磨钢材加工而成的,像jfe-c500,jfe-c550等,能大大的增加斗轮机的寿命和工作效率。
斗轮挖掘机
斗轮挖掘机是采、运、排连续开采工艺中完成采掘工作的重要设备,用于开采量大、服务年限长的大型工程,特别适合在露天矿、大型土方工程等应用。
斗轮挖掘机具有生产能力大、效率高、适应复杂煤层进行选采、运输坡度大、操作简单、维修方便、易实现现代化管理等优点,在国外工业发达国家普遍采用。
机身一般由斗轮挖掘机是由斗轮机、转载机、连接桥三部分组成。
世界上最大的矿山机械是什么?在没有看到这台机械之前,很多朋友对那些“个头”足够大的采矿机械用惊奇来形容。而当看到这台机械时,很多人就不仅仅是惊奇了,而是震撼!
这个就是世界上最大的矿山机械,它的名字叫做Bagger288,1978年由德国克虏伯(Krupp)制造。
猛一看,这就是一头钢铁巨兽,其实它是世界上最大的多轮斗式挖掘机。我们用“彪悍”来形容它一点也不为过。这台机械近95米高,240米长,差不多是2.5个足球场的长度,它的总重量是13500吨。最高速度是每分钟可以走10米,而每天可以采集7.6万立方米的煤。
Bagger288斗轮上配有18个铲斗,每个容积为6.6m3-8.6m3,驱动斗轮的4台电机由上至下顺序垂直排布;装配8.6m3大容积铲斗挖掘松方或煤时,理论生产能力为22000m3/h;装配高强度6.6m3厚壁铲斗挖掘密质硬岩或冻土时,理论生产能力为19100m3/h;12条履带采用前8后4的布置型式,最大移动速度为10m/min;仅需5人就可以进行操作;设计、制造及装配它用了5年的时间,花费更是高达一亿美元之巨。
多轮斗式挖掘机是近二三十年才发展起来的一种新型施工机械。国外制造商主要有美国CPE公司、美国尤尼里格设备公司和德国的克虏伯公司。
多轮斗式挖掘机是一种效率和机械化程度较高的大型挖掘机械,它的生产率从每小时几十立方米到上万立方米。例如美国CPE公司的D-2500型多轮斗式挖掘机,自重150吨,功率1789.68kW,每小时可挖掘物料2500m3,相当于1万名民工的工作量。其主要特点是机型紧凑、刚度好,能够连续挖掘、自动装卸、机动灵活可对多种土壤如软土、壤土、硬土、冻土、四系的砂砾石砂壤土、三系和白垩系的岩性砂岩、砂砾岩、泥质岩、卵石及风化岩等岩石进行挖掘。
斗轮挖掘机是连续开挖的多斗挖掘机,一般不批量生产,目前日挖掘量能达到24万m3的只有6台:288和289是几乎完全相同的兄弟机,由KRUPP于1978年建成290和291稍作了改进,分别由MAN-TAKRAF和KRUPP制造之后作了较大改进与性能提升的是292和293(在TagebausHambach露天煤矿),先后由KRUPP(1991年)与MAN-TAKRAF(1995年)制造成功,两机技术性能基本一致。它们全部在德国的煤矿运行。
正在世界最大煤矿、哈萨克斯坦的Bogatyr煤矿辛勤工作,堪称世界最大的挖掘机。它是一种斗轮式挖掘机,重达45000吨,大约有4层楼的高度。
最大的挖掘机
世界最大的锯惊现于Bogatyr煤矿上的一台重型机器上。Bogatyr煤矿为世界最大煤矿,靠近哈萨克斯坦的埃基巴斯图兹市。
摄影师在哈萨克斯坦一煤矿发现一“大型怪物”,从外表上来看,这个“大型怪物”拥有庞大的体型,重达45000吨,大约有4层楼的高度。
该“大型怪物”名为斗轮挖掘机,拥有奇妙的装置和精巧的设计,在它的前部安装了巨大的回转轮。回转轮中的锯的直径达12米。整个机器的机身重量达45000吨,高度达45米,相当于4层楼那么高。机器的最外缘是一系列的勺状或桶状装置,在此通过传送带完成煤炭的装卸工作。这台机器有很强的作业能力,每小时能够挖掘4500吨煤炭。可以扫清前方的一切障碍,即使是高高的矿山也不在话下。
然而,生产一台这样的机器需要花费6600万英镑,整个机器的操作需要27名矿工一起进行。由于体型庞大,使其行动缓慢,每3小时只能前进1英里(约合1.6千米)。
相关信息
斗轮挖掘机
斗轮挖掘机是采、运、排连续开采工艺中完成采掘工作的重要设备,用于开采量大、服务年限长的大型工程,特别适合在露天矿、大型土方工程等应用。1916年出现轨道式斗轮挖掘机。1919年前后,德国制造了第一台履带式斗轮挖掘机。斗轮挖掘机主要由动力、行走、工作、回转和输送装置5个部分组成。斗轮挖掘机配以汽车或带式输送机组成的挖掘运输系统,是一种高效率的采掘设备,主要用于露天矿中煤炭、油母页岩等的剥离和采掘及大型水利、建筑等工程的土方开挖。
基本简介
利用斗轮旋转和臂架回转的复合运动,使铲斗连续挖掘较硬物料的多斗挖掘机。斗轮挖掘机配以汽车或带式输送机组成的挖掘运输系统,是一种高效率的采掘设备,主要用于露天矿中煤炭、油母页岩等的剥离和采掘及大型水利、建筑等工程的土方开挖。斗轮挖掘机的主要技术参数是生产率、挖掘高度和单位切割力。
发展历史
斗轮挖掘机是在单斗挖掘机和环轮挖掘机(见多斗挖掘机)的基础上发展起来的。
1916年出现了轨道式斗轮挖掘机。
1919年前后,德国制造了第一台履带式斗轮挖掘机。
20世纪50年代,中、小型斗轮挖掘机获得了较快的发展。
1975年,联邦德国生产了20万立方米/日的斗轮挖掘机。
1977年又研制成功24万立方米/日的巨型斗轮挖掘机,整机约为1300吨。这是80年代初世界上最大的斗轮挖掘机。
2015年1月,全球最大斗轮挖掘机现于哈萨克斯坦的埃基巴斯图兹市的Bogatyr煤矿,重达45000吨,每小时能够挖掘4500吨煤炭。
基本构造
斗轮挖掘机主要由动力、行走、工作、回转和输送装置5个部分组成。
1、动力装置:除部分小型斗轮挖掘机采用柴油发电机组外,其他均为外电源变流机组
2、行走装置:大多数为履带式,少数为步行式。中、小型多采用双履带。大型采用多履带,以减少机器对地面的比压
3、工作装置:由斗轮、臂架、变幅机构和斗轮驱动装置等组成。斗轮是一个圆周上均布着若干个铲斗的转轮,安装在臂架的前端。臂架后端铰接在转台的门架上,通过油缸或钢丝绳使臂架俯仰改变倾角,从而使斗轮在不同的工作面上挖掘。臂架长度有固定的,也有可伸缩的。斗轮驱动装置由电动机、安全联轴器和减速机等组成,布置在臂架前端的侧面,用于驱动斗轮旋转。上述结构与斗轮堆取料机的工作装置基本相同,但斗轮挖掘机直接挖掘矿物,切割力大,工作条件恶劣,所以结构强度比斗轮堆取料机的高得多,驱动功率也大得多,结构形式更复杂一些
4、回转装置:由转台和回转驱动装置等组成,转台上有动力装置、驱动装置、控制设备和操纵室。驱动装置可使转台绕垂直轴回转 360°
5、输送装置:由受料输送带、料斗和卸料输送带等组成。连接桥式斗轮挖掘机则在连接桥上还装有转载输送带。
工作原理
挖掘时机器不行走,依靠斗轮旋转和臂架回转构成的复合运动不断地将物料切下并装入斗内,当铲斗随斗轮转到一定高度时,物料靠自重落至受料输送带,再经料斗卸到卸料输送带上,装入汽车或输送机等运输工具上,运往指定地点。一层物料挖尽后机器移动或臂架降落,再进行下一层物料的挖掘,这样从顶部逐层向下挖掘。被挖下物料的厚度由机器前进距离或臂架伸缩量来控制。宽度由回转速度决定,高度一般不超过斗轮直径的0.7倍。斗轮挖掘机的行走是辅助性的,作业是连续性的。铲斗只用于挖掘。物料的输送用带式输送机,功率消耗低。
分类
斗轮挖掘机按卸料装置的形式可分为悬臂式和连接桥式两类:
悬臂式斗轮挖掘机通常称为普通型斗轮挖掘机,多属中、小型设备,生产率在2500立方米/时以下。
连接桥式的称为斗轮挖掘机组, 由斗轮挖掘机、连接桥和转载机3部分组成,多属大型设备,生产率在2500立方米/时以上。
①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。
②桥式斗轮取料机:与门式斗轮堆取料机在结构上的主要区别是: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。
一种新型牵引式斗轮堆取料机,其特征是一个装有斗轮的牵引机构在散料场地上万向行走,通过一个输送臂牵引着轨道行走机构在轨道上滑行,改变了现有设备堆、取作业的驱动方法。
与现有的摇臂式斗轮堆取料机(图示)相比,轨道行走机构无须装备行走动力、回转动力和俯仰动力,省去了复杂的回转机构、俯仰机构以及笨重的配重,从而大大简化了设备,成倍地降低了设备的体积、自重,其制造成本仅为同类型产品的1/3,同时有效地改善了设备的机动性和稳定性,提高了作业效率,降低了用电功率,减少了设备的维护量,具有显著的经济效益。
引用:
只有1/3成本的新型斗轮堆取料机制造技术
一种散料装卸方法及牵引式斗轮堆取料机