臂式斗轮堆取料机斗轮机构功率计算

杜荣权 倪森林 张栋生

（北方重工集团有限公司装卸所，辽宁 沈阳 110027）

1 斗轮机构简介

斗轮机构：是取料的工作机构，包括斗轮及其驱动装置。斗轮分无格式、半格式和有格式3种。无格式斗轮的铲斗没有斗底，在非卸料区内用固定在臂架上的圆弧挡板堵住斗中散料，散料在圆弧挡板上滑移。在卸料区内没有圆弧挡板而有一个固定的斜溜槽。当铲斗随轮体旋转至卸料区时，斗中物料在自重作用下经斜溜槽滑到带式输送机上。它的卸料区间大，因而斗轮转速较高，可提高作业能力，能卸较粘物料。半格式斗轮的结构与无格式相似，只是将斗壁向斗轮中心延伸一段，使圆弧挡板与轮体之间的距离加大，以减少在圆弧挡板与轮体间发生卡料的可能性。有格式斗轮的每个铲斗的斗底是一个扇形斜溜槽，在非卸料区却有固定不动的侧挡板。当铲斗随轮体旋转至一定高度后，斗中散料开始沿扇形斜溜槽向斗轮中心滑动，铲斗到达卸料区后，由于没有侧挡板阻挡，散料经斜溜槽、卸料板滑到带式输送机上。有格式斗轮卸料慢，需较大的斗轮直径，但不会产生卡料现象，适用于坚硬物料。三种斗轮中以无格式应用最多。斗轮的传动方式有机械与液压两种。

本文以新疆国泰项目DQL1050/1500.30臂式斗轮堆取料机为例，其取料能力为1050t/h，要求的最大取料能力为1200t/h，堆料能力为1500t/h，最大堆料能力1800t/h，物料为煤。下面我们就对该设备斗轮机构的相关计算

2 斗轮驱动功率的计算

（1）相关参数的确定

①已知参数取料能力：

Q理=1050t/h（max1200t/h）

物料密度：ρ=0.85t/m3

斗轮直径：D=Φ6100mm

斗轮转速：n=6.6rpm

②相关参数确定

斗数的确定：z=6+0.08（Q理/ρ）1/2

斗容的确定：q= Q理/（60×z×n×ρ）解得q=0.4m³，取q=0.45m³

斗轮直径的确定：D=5.5+2.3×q-0.3/q解得D=5.9m，取D=6.1m。

（2）斗轮功率的计算

斗轮的功率的计算公式为：

其中，P-斗轮驱动功率；

P挖-斗轮挖掘物料消耗的功率；

P提-提升物料消耗的功率；

P摩-各部分摩擦力消耗的功率。

①斗轮挖掘物料所消耗的功率的计算式比较复杂的，一般式通过下面的一个经验公式进行计算的：

式中：k-挖掘阻力系数；

Qm-取料容积能力，Qm=Q理/ρ=1411.8 m3/h。

挖掘阻力系数k，在GB/T14695-93《臂式斗轮堆取料机型式及基本参数》第2、4条中规定，以煤为代表的线切割阻力取100N~130N/cm ，重物料以矿石为代表，线切割阻力取200~250N/cm 但此标准并未写明焦碳之切割阻力，现我们参照煤的切割阻力取煤切割阻力的中间值，即

K=115N/cm=11.5kg/cm如此得到斗轮挖掘功率：

②斗轮提升物料消耗的功率的求解，其计算公式为：

式中：G为重力系数，取G=10η，取η=0.9则解得P提=15kW

③斗轮的摩擦消耗功率的计算，一般采用以下的经验公式：

P摩=0.15（P挖+P提）代入解得：P摩=7.5kW

将计算结果代入斗轮输出功率计算公式中得：P=P挖+P提+P摩=34+15+7.5=56.5kW

对于电机的选取，我们要在所求的轴功率的基础上，按1.3倍的储备系数来

计算，即P电=1.3P=1.3×56.5=73.45kW，则可以选取的电机功率为P电=75kW

3 斗轮挖掘力的计算

前面我们已经计算出斗轮的轴功率，其中就包括斗轮挖掘物料所消耗的一部分功率，所以我们就可以用以下的计算步骤求解斗轮的挖掘力。

首先，计算出挖掘力矩：

因为挖掘功率

则相应的挖掘力矩

而挖掘力F挖于挖掘力矩M挖之间的关系式如下：M挖=F挖×D/2。

所以可以求得挖掘力：

F挖=2M挖/D=44277×2/6.1=14517N

结语

综上所述，本文讲解了臂式斗轮堆取料机斗轮机构功率的计算方法，以上的计算并没有考虑到不同的工况、特殊的工作环境，如果在高气压环境工作，则要考虑使用高原电机，如果在高温环境工作则要考虑电机、减速机及其他设备的耐热等。然而实际运行过程中，设备并非长期工作在最不利工况下工作，所以电动机不用提档选型。根据长期的实践验证本文计算及各种系数的选取是可行的，对工程上的实际应用有一定的参考价值。

[1]臂式斗轮堆取料机型式和基本参数[M].北京：中国标准出版社，2011.

[2]机械行业标准.斗轮堆取料机术语[M].北京：机械工业出版社 ，2008.

[3]左燕民，等.悬臂斗轮堆取料机斗轮转速和臂架转速的确定[M]. 电站系统工程，2011.