【文章內(nèi)容簡介】 自重使物料從斗內(nèi)落到固定料槽上 ， 進(jìn)而滑到懸臂皮帶機(jī)構(gòu)上 ， 然后經(jīng)中心料斗送入地面帶式輸送機(jī)上。取料作業(yè)要求 ， 斗輪堆取料機(jī)在取料時(shí)以回轉(zhuǎn)為主的分層取料。其過程是取上部第一層 —幾個(gè)走行進(jìn)尺與回轉(zhuǎn)幾個(gè)單 程—第二層 —幾個(gè)走行進(jìn)尺與回轉(zhuǎn)幾個(gè)單程 —第三層 —幾個(gè)走行進(jìn)尺與回轉(zhuǎn)幾個(gè)單程 —第 N 層 —幾個(gè)走行進(jìn)尺與回轉(zhuǎn)幾個(gè)單程 —返回第一層 —幾個(gè)走行進(jìn)尺與回轉(zhuǎn)單程。如此反復(fù)達(dá)到連續(xù)取料的目的。在取料時(shí)料堆的形狀仍然保持是規(guī)則的料堆形狀。機(jī)上皮帶機(jī)雙向運(yùn)行 ， 回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和走行機(jī)構(gòu)采用連續(xù)調(diào)速功能。俯仰機(jī)構(gòu)采用液壓 油缸 形式。 斗輪取料機(jī)的工作原理 取料機(jī)的供電方式采用 6000V 電壓通過扁電纜上機(jī)，通過機(jī)上控制室安裝 6KV/ 降壓變壓器降低后經(jīng)傳動(dòng)控制系統(tǒng)輸送給各個(gè)電機(jī)。取料機(jī)電纜收放裝置由電 纜卷盤、力矩電機(jī)、擺線針輪式減速機(jī)、電磁制動(dòng)器等組成。第 2 章 懸臂式斗輪取料機(jī) 5 這種形式的電纜卷筒主要以力矩電動(dòng)機(jī)來驅(qū)動(dòng)。收攬時(shí)，力矩電機(jī)運(yùn)行于電動(dòng)狀態(tài)；收攬時(shí)，電機(jī)處于制動(dòng)狀態(tài)，依靠大車行走將電纜從卷筒拉出。 大車行走機(jī)構(gòu)設(shè)有 12 太交流電動(dòng)機(jī)，由變頻器驅(qū)動(dòng)，每臺(tái)電機(jī)設(shè)置獨(dú)立的制動(dòng)器，變頻器與中控室的控制手柄之間有連接，用于實(shí)現(xiàn)前進(jìn)后退快換擋。取料機(jī)的回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)由回轉(zhuǎn)支撐和驅(qū)動(dòng)裝置組成，作業(yè)任務(wù)是完成臂架左右旋轉(zhuǎn)?；剞D(zhuǎn)調(diào)速方式為無極調(diào)速。該系統(tǒng)的回轉(zhuǎn)由兩臺(tái)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，并分別帶有回轉(zhuǎn)制動(dòng)器。取料機(jī)的皮帶設(shè)置在旋臂上用以輸送物料并帶 有皮帶制動(dòng)器，由一臺(tái)電機(jī)驅(qū)動(dòng)；懸臂俯仰機(jī)構(gòu)由液壓系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)控制，液壓俯仰油泵由電機(jī)驅(qū)動(dòng)，俯仰范圍設(shè)有行程開關(guān)加以限制。斗輪機(jī)夠的設(shè)置包括斗輪及其驅(qū)動(dòng)。斗輪選用無格式結(jié)構(gòu)，即鏟斗沒有斗底，靠自重滑落。斗輪機(jī)構(gòu)由液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)。 表 2— 1 斗輪取料機(jī)主要裝置功能 序號 名稱 驅(qū)動(dòng)方式 功能 1 走行機(jī)構(gòu) 變頻驅(qū)動(dòng) 完成大車沿軌道方向運(yùn)行功能 2 回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu) 變頻驅(qū)動(dòng) 完成懸臂斗輪機(jī)構(gòu)水平方向移動(dòng) 3 斗輪機(jī)構(gòu) 液壓驅(qū)動(dòng) 完成將物料從料場取出功能 4 俯仰機(jī)構(gòu) 帶液力耦合器 完成懸臂斗輪機(jī)構(gòu)垂直方向移動(dòng) 5 懸臂皮帶機(jī)構(gòu) 液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng) 由斗輪從料場取料轉(zhuǎn)送到地面 電氣控制系統(tǒng)概述 斗輪取料機(jī)電氣控制系統(tǒng)以可編程控制器（ PLC）為核心 [4]，通過無線數(shù)傳系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn) PLC 與中控室的無線通訊。在駕駛室設(shè)有觸摸屏，對取料機(jī)工作狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視。電氣柜配有進(jìn)線柜、配電柜、變頻柜和控制柜 [5]。 懸臂回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)通過變頻系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)調(diào)速。大車行走變頻驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)有12 臺(tái)行走電機(jī)，通過柜內(nèi)電器元件實(shí)現(xiàn)過在等各種保護(hù)。 PLC 系統(tǒng)利用梯形圖編程，附加中文注釋，控制動(dòng)作包括斗輪機(jī)構(gòu)控制系統(tǒng)、取料懸臂皮帶驅(qū)燕山大學(xué)本科畢業(yè)生設(shè)計(jì)（論文） 6 動(dòng)控制系統(tǒng)、高壓 卷纜控制系統(tǒng)、大車行走和制動(dòng)控制系統(tǒng)、懸臂回轉(zhuǎn)和俯仰控制系統(tǒng)以及上位機(jī)和司機(jī)是操作系統(tǒng) [6]。 本章小結(jié) 本章主要圍繞懸臂式斗輪取料機(jī)的整體結(jié)構(gòu)展開描述，主要介紹了取料機(jī)的各個(gè)結(jié)構(gòu)組成，生產(chǎn)工藝方面主要介紹了取料機(jī)的具體取料作業(yè)過程，另外針對取料機(jī)的工作原理進(jìn)行深入分析，最后對取料機(jī)的整個(gè)電氣控制系統(tǒng)進(jìn)行綜合描述。本章的寫作目的是對懸臂式斗輪取料機(jī)進(jìn)行總體上的把握。 第 3 章 斗輪取料 機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 7 第 3 章 斗輪取料機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 設(shè)備基本參數(shù)設(shè)計(jì) 在本次設(shè)計(jì)中，對斗輪取料機(jī)的主要機(jī)械結(jié)構(gòu)做了設(shè)備選型和參數(shù)設(shè)計(jì)?；诙份喨×蠙C(jī)所在的煤港 料場布局和項(xiàng)目能力 ，現(xiàn) 提供 合理的 設(shè)備基本參數(shù)。設(shè)備型號為 斗輪取料機(jī)，根據(jù)參數(shù)，設(shè)計(jì)各個(gè)機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，以滿足設(shè)備功能需要 [7]。 斗輪機(jī)構(gòu)的液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)為 132kW 交流電機(jī)，是取料工作的重要機(jī)構(gòu)。懸臂帶式輸送機(jī)用來輸送物料?；剞D(zhuǎn)機(jī)構(gòu)方面，為保證臂架在任意位置都能使鏟斗裝滿，回轉(zhuǎn)速度要求在 ~ 轉(zhuǎn) /分的范圍內(nèi)按一定規(guī)律實(shí)現(xiàn)自動(dòng)無極調(diào)速，回轉(zhuǎn)電機(jī)的參數(shù)為：功率 22kW，電流 56A，轉(zhuǎn)速 1150 轉(zhuǎn) /分，勵(lì)磁電壓 120VDC，勵(lì)磁電流 [8]。 其中 取料機(jī)主要電氣設(shè)備的選擇見表 3— 1，取料機(jī)的基本參數(shù)設(shè)計(jì)見表 3— 2所示。 表 3— 1取料機(jī)主要電氣設(shè)備 序號 項(xiàng)目 容量（ KVA） 數(shù)量（臺(tái)） 1 行走電機(jī) 11 12 2 回轉(zhuǎn)電機(jī) 22 2 3 取料皮 帶電機(jī) 132 1 4 俯仰液 壓油泵電機(jī) 30 1 5 馬達(dá)主電機(jī) 132 1 6 卷纜電機(jī) 2 7 行走制動(dòng)器 — 12 8 回轉(zhuǎn)制動(dòng)器 — 2 燕山大學(xué)本科畢業(yè)生設(shè)計(jì)（論文） 8 表 3— 2 取料機(jī)基本技術(shù)參數(shù) 項(xiàng)目 參數(shù) 最大 /額定取料能力 3200/3000t/h 回轉(zhuǎn)半徑 45m 回轉(zhuǎn) 角度 110176。 — +110176。 大車行走機(jī)構(gòu)允許最大輪壓 250kN 供電方式 電纜卷筒 供電電壓 6000V 供電頻率 50Hz 斗輪取料機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 回轉(zhuǎn)電機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 由于斗輪取料機(jī)在取料作業(yè)時(shí)，設(shè)備的工藝要求回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)能夠滿足不同速度工 作，因此經(jīng)過長期以來技術(shù)發(fā)展，從早期的頻敏電阻方式到直流調(diào)速方式，逐漸成熟，雖然直流調(diào)速很完美，但是由于直流電機(jī)的本身運(yùn)行過程中碳刷易產(chǎn)生火化，電機(jī)易損壞，維護(hù)費(fèi)用高，且電機(jī)設(shè)計(jì)功率受限制。 本此設(shè)計(jì)采用變頻驅(qū)動(dòng)電機(jī)，回轉(zhuǎn)速度采用 ~ 調(diào)整物料流量，且保證恒定料量自動(dòng)作業(yè)需要，保證作業(yè)流程所需。 取料機(jī)的回轉(zhuǎn)系統(tǒng)包括齒輪齒盤機(jī)械傳動(dòng)部分、兩臺(tái) 22KW 的交流電機(jī)，并用一臺(tái) 45KW 的變頻器采用一拖二的方式驅(qū)動(dòng)兩臺(tái)交流電機(jī)。 回轉(zhuǎn)平臺(tái)座在回轉(zhuǎn)軸承上，采用機(jī)械傳動(dòng)，回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)設(shè)置兩套回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置，對稱布置在回轉(zhuǎn)平臺(tái)上，每臺(tái)驅(qū)動(dòng)裝置電動(dòng)機(jī)設(shè)有安全聯(lián)軸器，可以保護(hù)電機(jī)、減速機(jī)及鋼結(jié)構(gòu)，當(dāng)超載時(shí)安全聯(lián)軸器打滑。 交流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速是由電動(dòng)機(jī)的同步速度和轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)差率決定的，其中，轉(zhuǎn)速 n和頻率 f 成正比，即改變 f便可以改變 n。 變頻器用的是電力半 導(dǎo)體器件的通斷作用將工頻電源的變換成另一電能控制裝置。變頻器一般由整流、中間直流環(huán)節(jié)、逆變和控制、制動(dòng)等部分 第 3 章 斗輪取料 機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 9 組成。其中整流環(huán)節(jié)采用三相橋式不可控整流器件，逆變環(huán)節(jié)采用 IGBT 三相橋式逆變器，輸出的是 PWM 波形，中間直流部分為濾波、直流儲(chǔ)能和緩沖無功功率。在本次設(shè)計(jì)中，回轉(zhuǎn)變頻驅(qū)動(dòng)選用 ABB 的 ACS800 系列變頻器 [9]，該變頻器的核心技術(shù)是直接轉(zhuǎn)矩控制。 交流電機(jī)的同步轉(zhuǎn)速表達(dá)式為： n=60f（ 1s） /p 式中： n— 異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速； f— 異步電動(dòng)機(jī)的頻率； s— 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)差率； p— 電動(dòng)機(jī)極對數(shù)。 行走電機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 行走機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)確保驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的同步，使電機(jī)載荷均勻，行走平穩(wěn)，無沖擊，不啃軌。應(yīng)有防止斗輪機(jī)在暴風(fēng)中滑移的有效措施，設(shè)置夾軌器、清軌器、二級行程限位開關(guān)、終端緩沖阻進(jìn)器、錨定裝置等，并配有行走燈光、音響信號。應(yīng)設(shè)有位置編碼器，并在一定位置設(shè)有位置校正裝置。 驅(qū)動(dòng)臺(tái)車應(yīng)與夾軌器、錨定裝置相聯(lián)鎖 [10]，以便行走驅(qū)動(dòng)裝置動(dòng)作前，夾軌器能自動(dòng)松開。當(dāng)斷電時(shí)，夾軌能可靠制動(dòng) [10]。本機(jī)根據(jù)當(dāng)?shù)丨h(huán)境條件，斗輪堆取料機(jī)的工作風(fēng)速為 20m/s 風(fēng)速儀必須與夾軌 裝置聯(lián)鎖。當(dāng)風(fēng)速超過 20m/s 時(shí)自動(dòng)風(fēng)速儀能預(yù)先報(bào)警，自動(dòng)夾軌器必須能承受 35m/s 的風(fēng)速。錨定裝置必須能承受 55m/s 的風(fēng)速，堆取料機(jī)能在 25m/s 風(fēng)速時(shí)逆風(fēng)行駛到錨定位置，并設(shè)有防風(fēng)系纜設(shè)施，可在錨定位置系纜固定斗輪機(jī)。行走速度6m/min~30m/min 走行驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)為 12 臺(tái) 電機(jī)驅(qū)動(dòng)。 行走機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)方式為：變頻器、交流電機(jī)和電機(jī)保護(hù)器組合控制的方案速度調(diào)節(jié)為平滑的無極調(diào)速，運(yùn)行方式為向前和向后，設(shè)定取料機(jī)的行走速度范圍為930m/min