基于SolidWorks的斗轮取料机斗轮机构设计开题报告
2020-02-20 09:02
1. 研究目的与意义（文献综述）
斗轮堆取料机是一种新型高效连续装载机械，主要用于散货专业码头、钢铁厂、大型火力发电厂和矿山等的散料堆场装卸铁矿石（砂）、煤炭、砂子等。取料时由斗轮取料经输送臂送出，堆料时则由主输送机运来的货物经由输送臂投向堆场。
斗轮取料机是在小型斗轮挖掘机的基础上发展起来的堆 取料合一的轨道式装卸设备，主要应用于火电厂.矿山.港口.水泥等行业以及大兴水利工地的散料的堆取.输送和均料。它具有堆取料能力，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。八组斗轮堆取料机属于大型高效地堆取料设备。
斗轮堆取料机是在斗轮挖掘机的基础上发展起来的。是斗轮挖掘机发展过程中派生出来的一个分支。斗轮堆取料机的参数设计和结构设计借鉴了斗轮挖掘机，国外著名的斗轮挖掘机生产厂也都生产斗轮堆取料机。如德国的曼塔克拉夫公司奥地利的钢铁联合公司等。在19世纪及20世纪的相当部分时间里，德国的制造业在世界范围内处在领先地位，这也是德国是全球斗轮堆取料机设备制造最优秀国家的原因之一。德国还是世界上最早研制开发斗轮堆取料机的国家，早在19世纪30年代年德国的相关机械公司就开始研制斗轮挖掘机，不过直到19世纪80年代，第一台斗轮挖掘机才问世。真正作为其里程碑的时间是1919年，采用柴油发动机作为动力源的履带式斗轮挖掘机被生产出来了。这标志着斗轮堆取料机全面进入蓬勃发展时期。到了20世纪70年代，斗轮挖掘机各个部分的发展和改进趋近成熟，从使用电动机取代柴油到对其进行升级改造，斗轮堆取料机作为斗轮挖掘机的升级版开始在世界各地大放光彩。
2. 研究的基本内容与方案
.1本课题所设计的主要内容
（1）斗轮堆取料机的斗轮机构主要参数
斗轮机构基本参数的确定通常是根据额定生产率Q额确定斗轮直径D, 再参考同类型的斗轮堆取料机确定斗轮的切向速度或斗轮转速, 然后根据斗轮的结构选取卸料速度系数k2和无因次的形状系数w, 从而确定铲斗数Z，铲斗容积q
l 斗轮堆取料机型号DQL4500/5000.45
l 物料种类为煤
l 物料密度为 0.8t/m3 粒度为0~300mm
斗轮堆取料机斗轮机构设计
斗轮机构由轮体，斗子，斗轮轴，轴承座组件，圆弧挡板，溜料导料装置以及斗轮驱动装置等组成。如下图1
（2）斗轮体格式设计
根据矿物的密度粒度还有所需生产功率确定斗轮体的斗轮转速 直径 斗子数等数据，同时对斗轮体的其他配件如圆弧挡板 溜料槽等进行整体设计
（3）斗轮轴布置形式设计
斗轮轴分为长轴和短轴两种设计方式 根据实际需要确定轴承长度布置
（4）斗轮驱动装置设计
根据实际情况选择合适的、经济的、设计便捷的驱动方式，同时对减速机、电动机等驱动装置进行主要的选型设计。
（5）主要零部件的设计及校核
2.2 本课题所设计拟采用的技术方案
（1）斗轮体设计
斗轮机构分为有格式和无格式两种形式。有格式斗轮在 每个料斗底部设有一个扇形斜溜槽，并在非卸料区设置挡板，因而只在卸料区进行侧面卸料；无格式斗轮机构料斗底部不 设斗底，而是在落料区域设置一个圆弧挡料板，通过圆弧挡料板将料斗落下物料导入导料槽下部皮带机中。有格式斗轮机 构卸料能力较差、效率低，所以不适用于粉矿占据较大比重的物料；无格式斗轮机构不适合用于硬度较大的块状物料，容易 产生卡料现象。目前无格式斗轮机构应用比较广泛。
为提高斗轮机构的取料效率，斗轮体选择无格式结构。与有格式斗轮相比，无格式斗轮具有以下优缺点。
（1）在无格式斗轮中，物料在重力的作用下直接脱离斗壁和 斗底，不需要经过斗轮体的内表面，直接落入卸料装置（溜料板）上，卸料区间增大，卸料角能达到 130°。
（2）无格式斗轮可以取较高的斗轮转速，为有格式斗轮转速 的（1.5～2）倍。同样尺寸和重量的斗轮，无格式斗轮的生产能力 可以提高 1 倍。
（3）无格式斗轮的缺点是卸料高度大，需要在斗轮内设置较 复杂的圆弧挡板和卸料装置，并且卸料时对圆弧挡板和卸料装置的磨损较大。
| 1. 研究（设计）的基本内容、目标、拟采用的技术方案及措施 2.1本课题所设计的主要内容（1）斗轮堆取料机的斗轮机构主要参数 斗轮机构基本参数的确定通常是根据额定生产率Q额确定斗轮直径D, 再参考同类型的斗轮堆取料机确定斗轮的切向速度或斗轮转速, 然后根据斗轮的结构选取卸料速度系数k2和无因次的形状系数w, 从而确定铲斗数Z，铲斗容积q l 斗轮堆取料机型号DQL4500/5000.45 l 物料种类为煤 l 物料密度为 0.8t/m3 粒度为0~300mm 斗轮堆取料机斗轮机构设计 斗轮机构由轮体，斗子，斗轮轴，轴承座组件，圆弧挡板，溜料导料装置以及斗轮驱动装置等组成。如下图1
图二 斗轮机构 （2）斗轮体格式设计 根据矿物的密度粒度还有所需生产功率确定斗轮体的斗轮转速 直径 斗子数等数据，同时对斗轮体的其他配件如圆弧挡板 溜料槽等进行整体设计 （3）斗轮轴布置形式设计 斗轮轴分为长轴和短轴两种设计方式 根据实际需要确定轴承长度布置 （4）斗轮驱动装置设计 根据实际情况选择合适的、经济的、设计便捷的驱动方式，同时对减速机、电动机等驱动装置进行主要的选型设计。 （5）主要零部件的设计及校核 2.2 本课题所设计拟采用的技术方案（1）斗轮体设计 斗轮机构分为有格式和无格式两种形式。有格式斗轮在 每个料斗底部设有一个扇形斜溜槽，并在非卸料区设置挡板， 因而只在卸料区进行侧面卸料；无格式斗轮机构料斗底部不 设斗底，而是在落料区域设置一个圆弧挡料板，通过圆弧挡料 板将料斗落下物料导入导料槽下部皮带机中。有格式斗轮机 构卸料能力较差、效率低，所以不适用于粉矿占据较大比重的 物料；无格式斗轮机构不适合用于硬度较大的块状物料，容易 产生卡料现象。目前无格式斗轮机构应用比较广泛。 为提高斗轮机构的取料效率，斗轮体选择无格式结构。与有格式斗轮相比，无格式斗轮具有以下优缺点。 （1）在无格式斗轮中，物料在重力的作用下直接脱离斗壁和 斗底，不需要经过斗轮体的内表面，直接落入卸料装置（溜料板） 上，卸料区间增大，卸料角能达到 130°。 （2）无格式斗轮可以取较高的斗轮转速，为有格式斗轮转速 的（1.5～2）倍。同样尺寸和重量的斗轮，无格式斗轮的生产能力 可以提高 1 倍。 （3）无格式斗轮的缺点是卸料高度大，需要在斗轮内设置较 复杂的圆弧挡板和卸料装置，并且卸料时对圆弧挡板和卸料装 置的磨损较大。
图二 有格式斗轮和无格式斗轮 （2）斗轮轴布置形式设计 斗轮机构的布置形式。斗轮机构的布置形式分为长轴 布置和短轴布置。斗轮体与其驱动装置分别位于皮带机两侧 为长轴布置，其优点是斗轮机构的重量平均分布在悬臂梁两 侧，可以降低对悬臂梁扭转钢度的要求。缺点是卸料槽的卸 料空间减小，而且不便于斗轮轴的维护和检修。反之，驱动装 置设置在斗轮体同侧时为短轴形式，但在设计时应考虑悬臂 梁的平衡问题，采用适当方式减少斗轮机构的偏心对悬臂梁 的影响，例如：将皮带机偏斜一定角度，使斗轮机构靠近悬臂 梁中心等。
图四 斗轮短轴布置
（3）斗轮驱动装置设计 驱动装置有机械传动和液压马达 传动。机械传动采用电机、行星减速机，设置液力耦合器、电气 等多重安全和过载保护并配置良好的吸震装置。机械传动方 式具有成本低、维护方便等优点。 斗轮机构的驱动装置采用低速大扭矩液压马达驱动 （不 带任何机械减速装置） 及与之配套的液压动力系统的全套附 件，并有过载保护。液压马达驱动适用于北方寒冷地区，物料 冻结等状况下使用。
（4）主要零部件的设计校核 按照机械设计手册，对轴、轴承等主要零部件进行严格的选型计算，必要时进行校核。 |
图三 斗轮轴长轴布置 
3. 研究计划与安排
第1-3周：完成开题报告和英文翻译；
第4-6周：完成毕业设计相关内容的总体方案设计；
第6-8周：完成毕业设计相关内容的详细方案设计；
4. 参考文献（12篇以上）
| 4、阅读的参考文献不少于15篇（其中近五年外文文献不少于3篇） ［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］中国冶金建设协会．钢铁企业原料准备设计手册［M］． 北京: 冶金工 业出版社，1997． ［3］陈健元．挖掘机［M］． 北京: 中国工业出版社，1965． ［4］邵明亮，于国飞，耿华．斗轮堆取料机［M］． 北京: 化学工业出版社， 2007． ［5］机械工程手册编辑委员会． 机械工程手册［M］． 北京: 机械工业出版 社，1997． ［6］于德海，尹来发，金明，等.浅议机械工程设计中的创新思维运用 ［J］.科技创新导报，2014，6（32）：109. ［7］顾洁，杜渐，秦杰，等.基于全寿命周期成本的变电站设备检修模糊 规划模型［J］.电力系统自动化，2014，2（1）：44-50. ［8］杨柳，姜海涛.浅谈现代机械设计的特点及创新［J］.机电信息， 2013，2（3）：155 157. [9]郭建,徐万鑫,黄有义. 门式对轮堆取料机发展现状及展望[J]. 矿山机械,2017,45（10）:1-6. [10]于海龙,孟凡成,尚飞. 浅谈门式斗轮堆取料机[J].中国新技术新产品,2014（02）:127-128. [11]王法,孙悦夫.浅谈斗轮堆取料机设备现状及发展[J].中国新技术新产品,2017（02）:42-43. [12] 张鼎祥. 斗轮堆取料机总体设计概述[J].科技与工业,2012（21）:264. [13] 樊振龙. 斗轮堆取料机的改造设计[J].起重运输机械,2014（11）:94-96. [14] 张建伟. 浅谈斗轮式堆取料机的构造及功能[J].现代制造技术与装备,2018（06）:104-105. [15] Peng Shang,ZhipingCui,Wentao Zang,Shaowen Song,Yuming Guan. Main structural design and motionsimulation of stacker reclaimer based on Virtual Prototype Technology[A].先进科学技术研究中心.会议论文集 [C].湖南：先进科学技术研究中心,2013.694-698. [16] José Pinheiro de Moura,Jo#227;oViana da FonsecaNeto,Patrícia Helena M. Rêgo. Models for optimal online tuningbased on computational intelligence of PID controllers applied to operationalprocesses of bulk reclaimers [J]. Journal of Control, Automation and Electrical Systems, 2019,30（2）:148-159. [17] Nikola Bursaca, AlbertAlbersa, Thomas Schmittb. Model based systems engineering in modular design –A potential analysis using portal type scraper reclaimers as an example[J].ProcediaCirp,2016（01）:802-807. [19] Lu Tienfu.Fuzzy logicfor large mining bucket wheel reclaimer motion control--from an engineer' sperspective [J].智能系统学报,2011,6（01）:85-94.
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