斗輪式挖掘機工作原理

輪斗挖掘機在挖掘物料時機器不行走，主要依靠其前端的斗輪旋轉(zhuǎn)與臂架回轉(zhuǎn)構(gòu)成的復(fù)合運動不斷將物料切下并裝入輪斗內(nèi)，當鏟斗隨著輪斗轉(zhuǎn)到一定高度時，物料由于重力作用落至受料輸送帶，再經(jīng)料斗卸到卸料輸送帶上，裝入汽車或輸送機等運輸工具，運往指定地點。若一層物料挖盡后機器移動或臂架降落，再進行下一層物料的挖掘，這樣從頂部逐層向下挖掘，被挖下物料的厚度由機器前進距離或臂架伸縮量來控制，寬度由回轉(zhuǎn)速度決定，一般而言，高度不超過斗輪直徑的0.7倍 。輪斗挖掘機的行走是輔助性的，作業(yè)是連續(xù)性的，鏟斗只用于挖掘，物料的輸送用帶式輸送機。

斗輪式挖掘機國外發(fā)展狀況

早在19實際初葉，西歐就開始在褐煤露天礦中試用過連續(xù)挖掘設(shè)備，最初的形式是鏈斗挖掘機，后來陸續(xù)出現(xiàn)了單斗挖掘機和環(huán)輪挖掘機，而輪斗挖掘機是在結(jié)合各種挖掘機的優(yōu)點基礎(chǔ)上初步發(fā)展起來的 。

有關(guān)資料表明，輪斗挖掘機的研究于1913年在德國開始的 ，第一臺1916年軌道式輪斗挖掘機正式在貝爾格維茨褐煤露天礦投入使用，進行剝離覆蓋層的作業(yè)，該設(shè)備裝有一個可回轉(zhuǎn)的平臺，把鏈斗挖掘機連續(xù)挖掘工作原理與機械單斗挖掘機靈活性結(jié)合一起。1919年前后，德國制造了第一臺履帶式輪斗挖掘機，并在其中部裝有柴油發(fā)動機，該機只能挖取堆放的物料。1925年制造了第一臺露天礦用輪斗挖掘機，該機用于采掘砂或煤層中間的夾層，卸料臂可在一定范圍內(nèi)回轉(zhuǎn)，卸料臂的回轉(zhuǎn)中心和輪斗的回轉(zhuǎn)中心不重合，鏟斗容量為0.075m3。1931年ATG公司生產(chǎn)了鏟斗容量分別為0.06、0.09和0.15m3的輪斗挖掘機。1937年在柏林電氣公司所屬的高勒帕礦，一臺具有六條履帶的斗輪挖掘機投入使用，該機是后來發(fā)展的巨型斗輪挖掘機中最早的一臺。20世紀40年代末，由于輪斗挖掘機能夠大量的連續(xù)挖掘，因此發(fā)展相應(yīng)高效率的輸送設(shè)備。改進了常用的列車運輸方式。

20世紀50年代，輪斗挖掘機在各國又有了新的發(fā)展。中、小型輪斗挖掘機獲得了較快的發(fā)展。1956年德國首先研制成功日生產(chǎn)能力為10X104m3的大型輪斗挖掘機；1975年，原聯(lián)邦德國研制了20X104m3/日的輪斗挖掘機；1977年又開發(fā)了24X104m3/日的巨型輪斗挖掘機，該機約為1300噸，這是當時80年代初世界上最大型號的輪斗挖掘機。共有5臺在德國的哈姆巴赫褐煤露天礦使用，該機生產(chǎn)能力、外形尺寸和服務(wù)質(zhì)量都是世界最大的。德國正在研制日產(chǎn)30X104m3/日~50X104m3/日的輪斗挖掘機。

近些年來，在一些國外工業(yè)發(fā)達國家，比如：德國、美國、俄羅斯、捷克、奧地利等，輪斗挖掘機發(fā)展迅速并得到普遍采用，這些國家所制造的輪斗挖掘機不僅有專用型，而且還有系列化的產(chǎn)品，其各種輪斗挖掘機產(chǎn)品在全世界近40個國家的露天煤礦中得到了廣泛的應(yīng)用。

斗輪式挖掘機國內(nèi)發(fā)展狀況

我國的輪斗挖掘機設(shè)計和制造業(yè)起步比較晚。，基本上還處在對國外的早期技術(shù)的消化吸收階段，1960年和1972年曾從國外引進過幾臺輪斗挖掘機。在1976年，自行研制了WUD400/700型輪斗挖掘機，在云南省小龍?zhí)睹旱V小龍?zhí)堵短斐晒?yīng)用，為我國其他礦山使用連續(xù)開采工藝系統(tǒng)提供了寶貴的經(jīng)驗 。在1975年曾經(jīng)設(shè)計過型號為WLD1300/(5-7)30的輪斗挖掘機。而我國使用輪斗挖掘機較早、經(jīng)驗比較成熟的云南省小龍?zhí)堵短烀旱V，于1986年采用了我國自行研制的第一臺WD520/(0.9)15中型輪斗挖掘機，機器的結(jié)構(gòu)形式采用國外流行的履帶行走式，但該機生產(chǎn)能力比較低，僅為525m3/h。我國的內(nèi)蒙古元寶山煤礦也成功地采用了輪斗挖掘機，所用機器的生產(chǎn)能力為600m3/h，是引進德國技術(shù)，由國內(nèi)加工制造的。另外我國應(yīng)用輪斗挖掘機比較多的還有大型取料場，如港口、電場、煤氣廠等，秦皇島港務(wù)局從德國引進了生產(chǎn)能力為6000t/h的輪斗挖掘機，長春發(fā)電設(shè)備廠自己設(shè)計生產(chǎn)專門用于大型料場取料的斗輪取料機，生產(chǎn)能力在600t/h到2400t/h不等。

輪斗挖掘機是在鏈斗挖掘機、單斗挖掘機和其它采掘設(shè)備的基礎(chǔ)上逐步發(fā)展起來的，是連續(xù)化作業(yè)設(shè)備中比較理想的一種多斗挖掘設(shè)備，也是世界上最大成套挖掘設(shè)備之一 。

輪斗挖掘機具有連續(xù)化作業(yè)、生產(chǎn)能力大、效率高、適應(yīng)復(fù)雜煤層選采、運輸坡度大、操作簡單、維修方便、易實現(xiàn)現(xiàn)代化的管理等諸多優(yōu)點，特別適合于大型露天礦高效率地開采作業(yè)，主要應(yīng)用在露天礦中剝離表土、挖掘有用礦物，倒堆作業(yè)、向車輛或運輸帶進行裝載等，另外在混料堆置場、儲料場、大型水利和土方工程中也逐漸得到日益廣泛的應(yīng)用。

斗輪挖掘機由工作裝置、轉(zhuǎn)臺和行走裝置等部分組成。工作裝置包括斗輪、動臂及其懸掛裝置、帶式輸送機和卸料裝置等。斗輪有輪式和球式兩種，前者用于端面挖掘，后者用于側(cè)面挖掘。轉(zhuǎn)臺上裝有動力裝置、傳動操作系統(tǒng)、回轉(zhuǎn)裝置、變幅機構(gòu)、動臂支承以及附屬設(shè)備。驅(qū)動一般采用電力，小型也有采用柴油機的。行走裝置有履帶式和步行式兩種 。

斗輪挖掘機以斗輪轉(zhuǎn)動和動臂隨轉(zhuǎn)臺勻速回轉(zhuǎn)的復(fù)合運動進行挖掘作業(yè)，斗輪上的鏟斗自下而上進行切削土壤并裝斗，當鏟斗轉(zhuǎn)至上部位置時，將土卸于帶式輸送機上輸出。作業(yè)時挖掘機不行走，動臂的傾角由變幅機構(gòu)調(diào)整，以適應(yīng)分層挖掘作業(yè)。有的動臂長度還可改變。當停機點弧形工作范圍內(nèi)的土壤全部挖掘后，挖掘機向前運行一段距離，再進行挖掘工作。

斗輪挖掘機的基本技術(shù)參數(shù)是：生產(chǎn)率、斗輪直徑、挖掘高度、挖掘力、機重。

斗輪挖掘機初期用于裝卸作業(yè)，20世紀中期后發(fā)展較快，并廣泛用于大型土方及采掘工程。發(fā)展趨勢為提高挖掘力并向巨型或微型發(fā)展。

輪斗挖掘機主要由6個部分組成：行走系統(tǒng)、回轉(zhuǎn)系統(tǒng)、工作系統(tǒng)、輸送系統(tǒng)、電力驅(qū)動系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)，其主要特點為 ：

（1）行走系統(tǒng)：大多數(shù)輪斗挖掘機采用履帶式行走系統(tǒng)，少數(shù)采用步行式行走系統(tǒng)。從相關(guān)資料來看，中、小型輪斗挖掘機大多采用雙履帶，而大型輪斗挖掘機采用多履帶（三履帶或四履帶），可以減少設(shè)備對地面的比壓。

（2）回轉(zhuǎn)系統(tǒng)：由轉(zhuǎn)臺與回轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置等組成，轉(zhuǎn)臺上有動力裝置、驅(qū)動裝置、控制設(shè)備和操縱室等，由于采用了回轉(zhuǎn)支撐軸承，驅(qū)動裝置可使轉(zhuǎn)臺繞垂直軸回轉(zhuǎn)360°。

（3）工作系統(tǒng)：由斗輪、臂架、變幅機構(gòu)和驅(qū)動裝置等組成。斗輪安裝在臂架的前端，為一個均布若干個鏟斗的旋轉(zhuǎn)輪。臂架后端鉸接在轉(zhuǎn)臺的門架上，通過鋼絲繩或液壓油缸使臂架轉(zhuǎn)動，從而使斗輪在不同工作面上進行挖掘作業(yè)。臂架長度主要有兩種：固定的與可伸縮的。斗輪驅(qū)動裝置由電動機、安全聯(lián)軸器和減速機等組成，布置在臂架前端的側(cè)面，用于驅(qū)動斗輪旋轉(zhuǎn)。

（4）輸送系統(tǒng)：由受料輸送帶、料斗和卸料輸送帶等組成。另外，連接橋式輪斗挖掘機則在連接橋上還裝有轉(zhuǎn)載輸送帶。

（5）電力驅(qū)動系統(tǒng)：除部分小型輪斗挖掘機采用柴油發(fā)電機組外，其他輪斗挖掘機均采用了外電源變流機組。

（6）液壓系統(tǒng)：主要采用液壓油缸驅(qū)動斗輪臂和卸料臂升降。

(1)輪斗挖掘機與其配套的輔助設(shè)備比較復(fù)雜，在使用上存在一定的局限性 。

(2)設(shè)備單機較笨重，移動能力較低，靈活性差。

(3)挖掘力小，對于采掘物料的物理性能比較敏感，在巖塊過大和過硬的巖層中，直接作業(yè)比較困難，一般不適于在硬巖中使用。

(4)輪斗挖掘機成套設(shè)備系統(tǒng)的初期投資大，準備時間長，在設(shè)計、選型時較為復(fù)雜。

(5)由于輪斗挖掘機組屬于串聯(lián)作業(yè)，若不能保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，連續(xù)采掘工藝系統(tǒng)就會喪失其優(yōu)點，達不到預(yù)期的目標。

(6)輪斗挖掘機系專用設(shè)備，專用性強，工作裝置一般不能更換。

(1)研制生產(chǎn)率更高的巨型輪斗挖掘機 由于世界各產(chǎn)煤國家的露天礦規(guī)模不斷擴大、相應(yīng)需要有大型采礦設(shè)備與之配套。輪斗挖掘機向大型化發(fā)展，不僅可以提高生產(chǎn)能力、增加工作面采寬和挖掘高度等開采參數(shù)，而且可以減小設(shè)備的配套數(shù)量及提高經(jīng)濟效益。德國在輪斗挖掘機的研制和開發(fā)方面一直走在世界前列，繼研制日產(chǎn)量為24X104m3的型號之后，他們正在開發(fā)日產(chǎn)量約為30X104m3-50X104m3的巨型機,幾乎每10年最大型號的輪斗挖掘機，日生產(chǎn)率增加10X104m3。

(2)標準化、系列化、通用化

輪斗挖掘機結(jié)構(gòu)龐大，設(shè)計和生產(chǎn)周期長，成本很高，隨著產(chǎn)品數(shù)量和規(guī)格的增多以及維修問題的突出，迫切需要產(chǎn)品實行標準化、系列化和通用化，20世紀80年代以來，隨著中、小型輪斗挖掘機產(chǎn)品數(shù)量、規(guī)格和型號的增多，一些國家的制造廠家推出了標準型，比如德國呂貝克公司的S系列、克虜伯公司的C系列、德國馬克公司的HD系列、奧倫斯坦科佩爾公司的S和SH系列，對各類輪斗挖掘機實行標準化、系列化、通用化，可使產(chǎn)品制造過程簡化，生產(chǎn)成本降低，有利于維護檢修。

(3)提高自動化程度，實現(xiàn)自動控制

在大型輪斗挖掘機上，操作系統(tǒng)的自動化程度不斷提高，如輪斗挖掘機的自動給進、自動灰白和自動變幅；及其的恒生產(chǎn)率，恒功率控制，提高安全保護，提高通訊能力以及挖掘過程的檢測自動化等，從而降低操作者的勞動強度，改善勞動條件，提高生產(chǎn)率。

(4)研制切割力大的輪斗挖掘機,提高單斗挖掘能力

由于連續(xù)開采工藝在各國軟巖露天礦應(yīng)用成功并加以推廣，因此需要能采挖堅硬物料的輪斗挖掘機。斗輪切割力是影響輪斗挖掘機挖掘生產(chǎn)能力的最主要方面，主要采用的方法是：通過提高機器的功率，采用高強度的斗齒，優(yōu)化斗齒形狀和斗唇形狀以及研制“緊湊型”輪斗挖掘機等方式，提高輪斗挖掘機的切割力。德國的SCHRS-14/3-20型輪斗挖掘機最大切割力已達到270kg/cm，捷克的KU-800型輪斗挖掘機的切割力已達到了120kg/cm。前蘇聯(lián)生產(chǎn)的輪斗挖掘機單位切割力達到206N/cm2。(5)根據(jù)不同露天礦，研究不同的輪斗挖掘機

由于各國露天礦地理條件以及煤質(zhì)、煤厚的差異性，所以對作為連續(xù)開采設(shè)備的輪斗挖掘機提出不同的要求，因此根據(jù)各露天煤礦開采實際和具體的礦山條件等因素，開發(fā)適合其特點的合理輪斗挖掘機也是未來的一個重要趨勢。(6)輪斗挖掘機結(jié)構(gòu)的不斷改進

WLY80全液壓輪式挖掘機采用雙橋驅(qū)動，可以方便的實現(xiàn)四驅(qū)、兩驅(qū)的轉(zhuǎn)化；液壓系統(tǒng)采用國際化配套，性能先進，質(zhì)量可靠，操作及維護簡單；全液壓助力轉(zhuǎn)向和動力換檔變速箱使得整機操作輕便靈活；加強動臂和加長斗桿，提高了挖掘力，擴大了挖掘范圍。該機不僅能夠滿足各種作業(yè)環(huán)境下土方挖掘施工要求，而且還可配合起吊、破碎、挖坑、夯實、打樁等多種作業(yè)機具，實現(xiàn)了一機多能功效。

風(fēng)斗是什么人發(fā)明的已不得而知，但是它的功勞確實不小。由于它的通氣擋風(fēng)作用，使成千上萬戶人家免除了煤氣中毒的危險。風(fēng)斗從正上方看呈長方形，這一面不糊紙，用來起通風(fēng)換氣作用；從兩側(cè)看呈三角形，銳角在下方；正面呈正方形。側(cè)面和正面都以紙糊之。風(fēng)斗的骨架一般用秫秸(高粱稈)來做，講究一些的則用木料。后來還有用木料和玻璃制作的風(fēng)斗，這樣更結(jié)實更美觀。風(fēng)斗安裝在窗戶上面，由于煤氣比較輕可以從風(fēng)斗中飛到屋外，室外的空氣也可以從風(fēng)斗流入屋中，這樣就可以進行氣體交換，降低室內(nèi)煤氣的濃度，從而保護了屋內(nèi)人的安全。

在那時候風(fēng)斗有很多地方出售，如街巷中的小攤和賣爐子的土特產(chǎn)商店。風(fēng)斗售價很便宜，每個才五分錢。可是為了省錢，不少家庭都自己動手制作。有些愛美的家庭會在風(fēng)斗上糊上花紙或畫上好看的畫，使小院的冬天增添一些艷麗的色彩。