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1.1　散料连续装卸机械的特点1

第1章　概述1

1.2　斗轮堆取料机和斗轮挖掘机的比较2

1.2.1　斗轮挖掘机的基本结构和工作原理2

1.2.2　悬臂式斗轮堆取料机的基本结构和工作原理4

1.3　连续开采工艺和连续散料装卸工艺5

1.3.1　斗轮挖掘机——连续式开采工艺的核心5

1.3.2　露天煤矿连续开采系统的组成5

1.3.3　斗轮堆取料机——散料连续装卸系统的核心6

1.4　斗轮堆取料机国内外发展概况8

1.4.1　国外发展概况8

1.4.2　国内发展概况11

1.4.3　发展方向13

2.1.2　粒度组成15

2.2.2　堆积角15

2.2　有关“堆积”散料的一些概念15

2.2.1　堆积密度、堆积重度15

2.1　散料物料的粒度15

第2章　散料连续装卸机械的相关术语15

2.1.1　物料粒度15

2.2.3　燃煤、铁矿石的特性16

2.2.4　外摩擦系数16

2.2.5　湿度（含水率）16

2.3　堆取料机工艺流程16

2.3.1　根据系统配置决定堆取料机的生产能力17

2.3.2　斗轮堆取料机的取料工艺17

3.1　斗轮堆取料机的分类20

第3章　斗轮堆取料机概述20

3.2　斗轮堆取料机的应用范围21

3.2.1　悬臂式斗轮堆取料机应用范围21

3.2.2　单一功能的取料机与堆料机应用范围21

3.2.3　混匀取料机与混匀堆料机应用范围21

3.2.4　门式斗轮堆取料机应用范围22

3.3　斗轮堆取料机的代号22

3.3.1　目前规定的国家标准代号22

3.3.2　我国早期产品的代号23

4.1　总体设计概论24

第4章　斗轮堆取料机总体设计24

4.3　斗轮堆取料机的主参数及其确定26

4.3.1　堆料、取料的理论生产率26

4.2　切屑形状26

4.3.2　容积理论生产率Qv的计算27

4.3.3　斗轮取料时每层深度28

4.3.4　料堆高度28

4.3.5　料堆长度29

4.3.6　料堆的宽度29

4.4.2　斗轮外径D确定30

4.4　斗轮堆取料机的工作性能参数及其确定30

4.4.1　斗轮堆取料质量M概念30

4.4.3　料堆切割阻力的选取32

4.4.4　铲斗切割速度Vc的确定33

4.4.5　斗轮回转转速n和ωc的确定34

4.4.6　斗距a的确定35

4.4.7　铲斗数目Z的确定35

4.4.11　斗臂架回摆速度Vs36

4.4.10　铲斗形状系数G36

4.4.9　铲斗容量q的计算36

4.4.8　卸斗次数U的确定36

4.4.12　斗臂架回摆角度37

4.4.13　斗臂架回摆半径37

4.4.14　斗臂架俯仰速度和俯仰接地力38

4.4.15　斗臂架俯仰角度38

4.4.16　轮压38

4.4.17　轨道中心距39

4.4.18　行走速度39

第5章　斗轮堆取料机的主要零部件结构设计41

5.1　斗轮堆取料机构41

5.1.1　无格式斗轮41

5.1.2　有格式斗轮42

5.1.3 半格式斗轮43

5.1.4 散料的切割阻力F计算43

5.2　液力偶合器在斗轮驱动系统中的使用与选用44

5.2.1　液力偶合器的结构和工作原理44

5.2.2　液力偶合器的特性45

5.2.3　液力偶合器与电动机的共同工作47

5.2.4　限矩型液力偶合器选用实例49

5.2.5　液力偶合器的选择50

5.3　斗轮驱动系统传动装置的优化设计51

5.3.1　减速器优化设计的数学模型51

5.3.2　设计变量52

5.3.3 目标函数53

5.3.4　约束条件53

5.3.7　复合形优化法原理57

5.3.5　优化计算方法57

5.3.6　行星减速器的模型特点57

5.3.8　复合形法的迭代过程58

5.3.9　程序结构60

5.3.10　优化结果分析62

5.4　销齿传动63

5.4.1　销齿传动的特点及应用63

5.4.2　销齿传动的工作原理64

5.4.3　销齿传动几何尺寸的计算66

5.4.5　常用材料及其许用应力68

5.4.4　销齿传动的强度计算68

5.4.6　销齿传动公差69

5.4.7　销齿传动设计实例70

5.5　带式输送机设计72

5.5.1　带式输送机的特点72

5.5.2　带式输送机设计计算所需的原始数据及工作条件73

5.5.3　斗轮堆取料机带式输送机设计原则和设计主要内容73

5.5.5　带式输送机的驱动装置74

5.5.4　悬臂式斗轮堆取料机带式输送机构的基本组成74

5.5.6　滚筒直径的确定75

5.5.7　托辊76

5.5.8　张紧装置79

5.5.9　制动装置80

5.5.10　输送带的宽度80

5.5.11　输送带的速度81

5.5.12　输送带阻力计算83

5.5.13　带式输送机输送能力QJ的计算84

5.5.14　输送带运行阻力的计算85

5.5.15　确定输送带张紧装置的伸缩距离87

5.5.16　拉紧装置重锤质量的计算88

5.5.17　驱动电动机功率计算88

5.5.18　CST——带式输送机的可控启停传动装置89

5.5.19　多滚筒驱动92

5.6　上车回转机构95

5.6.1　上车回转机构的基本结构95

5.6.2　斗轮堆取料机回转支承装置的形式95

5.7.1　俯仰结构的种类97

5.7　俯仰装置及液压系统97

5.7.2　俯仰结构的液压系统98

5.8　配重的安装100

5.9　动力、控制电缆卷筒装置101

5.10　行走机构101

5.10.1　行走机构的支承方式101

5.10.2　行走总阻力的计算102

5.11　尾车103

5.10.4　行走支腿跨度a和固定轴距b的偏差103

5.10.3　行走机构的电动机功率计算103

5.11.1　尾车的分类104

5.11.2　活动式全趴单尾车104

5.11.3　俯仰液压驱动半趴单尾车104

5.11.4　俯仰机械式双轨变换尾车105

5.11.5　机械驱动变换双尾车105

5.11.6　液压驱动双尾车106

5.11.7　交叉尾车106

5.11.8　固定式尾车107

5.11.9　固定分流双尾车108

5.11.10　头部分流式尾车108

5.11.11　双向堆料双向取料尾车108

5.11.12　通过式尾车109

第6章　悬臂式斗轮堆取料机111

6.1　悬臂式斗轮堆取料机的基本结构111

6.1.1　整体变幅式悬臂斗轮堆取料机的基本结构111

6.1.2　臂架变幅系统平衡配重式111

6.2.1　堆料作业工艺114

6.2　悬臂斗轮堆取料机的功能114

6.2.2　取料作业工艺115

6.3　悬臂式斗轮堆取料机的主要机构116

6.3.1 斗轮机构116

6.3.2 回转机构118

6.3.3　变幅机构118

6.3.4 门座架120

6.3.5　悬臂带式输送机121

6.3.7　悬臂式堆取料机的主要参数122

6.3.6　金属结构122

第7章　门架式堆取料机124

7.1 门架式斗轮堆取料机的基本结构124

7.2 门架式斗轮堆取料机的作业过程125

7.2.1　堆料工况125

7.2.2　取料工况126

7.3　门架式堆取料机的主要参数126

7.4　主要机构127

7.4.1　滚轮机构127

7.4.2　大车行走机构127

7.4.3　活动梁起升机构128

7.4.4　机上带式输送机系统132

7.4.5　堆取变换机构133

7.4.6 门式斗轮堆取料机尾车133

7.5　料斗及斗轮体的CATIA三维造型134

第8章　圆形（混匀）堆取料机136

9.1.1　综述138

9.1.3　堆存式堆料机的主参数138

9.1.2　堆存式堆料机的基本结构138

9.1　堆料机138

第9章　堆料机和斗轮取料机138

9.1.4　混匀式堆料机139

9.2　斗轮取料机140

9.2.1　桥式斗轮取料机140

9.2.2　门式斗轮取料机141

9.2.3　悬臂式斗轮取料机141

9.2.4　履带式斗轮取料机141

9.2.5　混匀式取料机141

10.1.2　第二阶段——半自动控制阶段143

10.1.1　第一阶段——单机手动控制阶段143

第10章　斗轮堆取料机的自动控制143

10.1　斗轮堆取料机的控制系统143

10.1.3　第三阶段——自动控制阶段145

10.1.4　工业控制计算机IPC系统的特点及其基本组成147

10.2　斗轮堆取料机的现场通信网络148

10.2.1　现场总线148

10.2.2　OSI参考模型149

10.2.3 TCP/IP协议150

10.2.4　IEC/ISA现场总线通信协议151

10.3.1 远程通信的目的152

10.2.5 INTERBUS现场总线技术152

10.3　远程通信系统的设计152

10.3.2　远程通信方式153

10.3.3　公用电话网的结构组成155

10.3.4　调制解调器（MODEM）通信原理156

10.3.5　斗轮堆取料机远程通信硬件系统硬件配置156

10.3.6　系统软件配置156

10.3.8　用户通信协议157

10.3.7　应用软件整体结构设计157

10.3.9　斗轮堆取料机网络通信程序设计158

10.3.10　拨号上网远程通信158

10.3.11 斗轮堆取料机基于Modbus协议的工业组态软件设计159

10.3.12　斗轮堆取料机数据库的设计160

10.3.13　斗轮堆取料机故障诊断系统的设计161

10.3.14　人机界面的设计161

10.4　采用计算机视觉技术监控斗轮堆取料机的自动控制161

10.4.1　计算机视觉系统的基本机构162

10.4.2　计算机的立体视觉162

10.4.3　用结构光法作为煤场三维信息测量和三维的重建163

10.4.4　斗轮堆取料机作业环境的场景模型163

10.4.5　作业场景模型的建立164

10.4.6　图像处理程序的设计165

10.4.7　监视与控制系统166

10.4.8　通信系统166

10.4.10　斗轮堆取料机图像的截取和压缩167

10.4.9　计算机视觉自动控制系统的配置167

10.5.1　虚拟样机技术169

10.5　斗轮堆取料机设计的虚拟样机技术和虚拟现实技术169

10.5.2　VR虚拟现实技术170

10.5.3　虚拟样机的建模工具171

10.5.4　虚拟现实技术的建模172

10.5.5　虚拟环境173

10.5.6　虚拟现实系统的基本组成174

10.5.7　实时视景生成和显示技术175

10.5.8　斗轮堆取料机实时视景仿真系统的构成175

第11章　变幅装置运动学仿真177

11.1　悬臂式斗轮堆取料机变幅装置运动学特性177

11.2　变幅装置模型的简化177

11.3　运动约束178

11.3.1　相对长度约束178

11.3.3　旋转铰约束179

11.3.4　滑移铰约束方程179

11.3.2　相对坐标约束179

11.3.5　齿轮幅约束180

11.3.6　驱动约束181

11.4　仿真结果182

11.5　运动学特性分析183

11.6.2　载荷情况184

11.6.3　载荷计算184

11.6.1　结构的简化184

11.6　变幅装置的静态性能分析184

11.6.4　载荷的模拟185

11.6.5　约束的模拟186

11.6.6　有限元模型建模过程186

11.6.7　计算结果分析186

第12章　斗臂架模态分析188

12.1　系统动力方程的建立188

12.2　固有频率的求解189

12.3　有限元建模与求解190

12.4.1　有限元建模192

12.4.2　有限元模型计算及结果分析192

12.4　斗臂架多工位动态性能192

第13章　斗轮堆取料机的检测和常见故障的处理195

13.1　轮压、整机重量的测试195

13.2　整机平面稳定性的测试196

13.3　生产能力的测定197

13.4　堆料机带式输送机电动机参数的现场测试和分析198

13.4.1 电动机功率测试系统和测试工况198

13.4.2 电动机空载启动和空载运行工况的测试分析199

13.4.3 电动机满载启动和满载运行工况的测试分析201

13.5　堆料机的带式输送机钢结构振动参数的测试202

13.5.1　缓冲托辊架振动参数的测试202

13.5.2 回程反压托辊架振动测试204

13.6　轨道、车轮安装精度的检测205

13.6.1　轨道精度要求及检测205

13.6.2　车轮同位度的检测205

13.6.3　车轮垂直偏斜的检测205

13.6.4　车轮水平偏斜的检测207

13.7.1　带式输送机输送带的跑偏208

13.6.5　均衡梁的安装精度208

13.7　斗轮堆取料机运行时常见故障及其处理208

13.7.2　带式输送机的撒料209

13.7.3　输送带的使用寿命较短209

13.7.4　凸凹段曲率半径对带式输送机的影响209

13.7.5　输送带打滑210

13.7.6　异常噪声的警示210

13.7.7　减速机断轴211

14.1　高压电源及其保护212

第14章 斗轮堆取料机电气系统供配电设计212

14.2　交流380V动力电源213

14.3　交流220V和直流24V控制电源213

14.4　其他电源214

14.5　机构主电路设计214

第15章　其他散料运输机械217

15.1　转载机217

15.2　排土机217

参考文献224