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摘 要：斗轮机也就是我们常说的斗轮堆取料机，是现代化集料生产中经常用到的连续堆料、取料机械之一，目前已经广泛的应用在矿山、建设场地、码头、发电厂等散料装卸场合，并取得了可喜的成绩。斗轮堆取料机中关键设备很多，其中以斗轮机斗轮直驱式液压系统的研究最为关键。从斗轮机斗轮直驱式液压系统的概念入手，深入分析了其静动态特性与优化设计要点。
关键词：斗轮机；液压系统；静态分析；动态特性；优化设计
直驱式液压系统是近些年来发展起来的一种驱动体系，在国内外得到广泛的应用并取得优异的成绩。这种驱动系统与传统的阀控式系统、泵控系统相比，其具备着控制系统完善、节能效果明显、工作效率更高的优点，但是在工作中我们充分考虑直驱式液压系统的应用优点的同时，对其技术参数、设计标准也应给予重视，以此作为斗轮机斗轮直驱式液压系统研究工作重点，进而为斗轮机研发事业的进步做出贡献。
1 斗轮机斗轮直驱式液压系统概述
斗轮机是现代化生产当中最为常见的连续堆取料机，其工作效率之高令人咋舌，目前已经成为码头、矿山以及电厂等散料堆取的主要设备，并且取得了巨大的社会经济效益，也得到社会各界人士的认可。斗轮取料机与传统的都轮挖掘机结构大致相同，但是其在取料、卸料和装料方面的优势和能力更加的突出。
1.1 斗轮机工作原理
目前斗轮取料机的工作方式主要包含了取料、堆料两个方面。事实上，在斗轮机应用的过程中其效果并非如此，还涉及到一些其他的工作内容，但是在整个取料和堆料的过程中是将散料通过机械上方的带式输送机传输到预计工作场所，这个时候都轮一般都不工作，因此引发的能耗较小，环保性能强。而斗轮取料机在取料的过程中是都轮旋转进行取料，并且将料物通过带式传输机传输到预计的场所，由此减小了工作中间环节。由此可见，整个斗轮机的工作效率高，速度快、环保能力强。
1.2 斗轮机液压驱动系统分析
目前，国内外大多数斗轮机驱动系统主要是以机械驱动和液压驱动两种不同的方式构成的，其中液压驱动又可以分为液压传动和液压驱动两方面。其中，这里我们主要针对液压驱动进行研究，通过过去几年的实践和总结，液压驱动系统在应用中具备着以下几方面优势：
首先，液压系统有着结构体系简单、占地面积小、重量轻的特点，而且这一系统在应用的过程中无论是功率、扭曲力、重量还是惯性方面的控制都十分的有效，而且整个系统运行速度控制良好，能够适用于各种不同物料的加工和堆取，而且使用场所多，不受地形、地理条件的限制。
其次，液压系统在应用的过程中过载保护装置的应用科学，能够有效的保证整个系统在运行过程中所产生的各种过载情况。一旦斗轮机在运行的过程中出现过载压力，那么系统的压力必然会超过预计标准，而且设定的安全压力也存在着一定的不足，这样我们可以通过溢流阀来进行控制，从而达到提高荷载保护力度的目的。这个时候，液压系统通常都和设备科学关联，避免了因为设备长期、连续运行而产生的机械故障发生。
2 直驱式容积控制系统设计
直驱式容积控制系统是近十几年发展起来的一种新型的液压控制系统， 由上述分析我们可知，与传统的泵控系统和阀控系统相比较，该系统具有体积小、重量轻等很多优点。因此，这里尝试将直驱式容积控制应用到斗轮机斗轮的驱动上。
2.1 直驱式容积控制系统构成及工作原理
轮机斗轮直驱式液压系统主要由主电机、单向定量泵、补油泵、补油泵电机、补油溢流阀、补油单向阀、主回路安全阀及低速大扭矩马达等组成。该系统正常工作时是由异步电动机驱动单向定量泵工作，而定量泵提供一定压力和流量的液压油驱动低速大扭矩马达工作。 通过对电机转速的控制来实现系统的流量控制即马达转速的控制， 通过电机转矩的控制来实现负载转矩的控制。因此，根据电动机所接受的控制信号，电动机可实现启停、变速、变向、限转矩（转矩是可调的）等相应操作。
2.2 直驱式容积控制系统相关元器件的选型计算
在通常情况下，直驱式液压控制系统所选交流电机的额定功率至少为 75kW。交流电机又分同步电机和异步电机，同步电机的精度高，但价格也贵，斗轮堆料机的速度控制精度不必太高，从成本考虑可选择异步电机。最终本系统选择富田电机中型号为SVS10E-75-1500-4V 的交流异步电动机，其额定功率为 75kW。
2.3 液压系统中阀的选取
考虑到集成阀块的需要，本设计选取宁波海宏液压有限公司的螺纹插装阀，考虑到节能的需要，选取的阀最大允许流量大一些较好，再由工作压力，调压范围等参数最终本设计所选用的主回路的溢流阀的型号为XYF25-07/03.10，补油回路中溢流阀型号为 XYF10-08/03.05，单向阀的型号为DF16-02/5G.V.05。
2.4 其他设计
可选则价格低廉、性能良好的定量泵，且大大减少了泵的磨损，延长了其使用寿命，减低成本的同时提高了系统可靠性；易于实现计算机数字控制，而如果采用矢量控制方式，系统的精度和性能也会得到提高。
2.4.1 集成阀块的设计
集成阀块能够简化液压系统的结构，利于实现液压系统的集成化。它有以下特点：
a.利用标准元件构成标准回路，从而大大缩短了设计、制造周期。
b.基本回路及液压系统的变化更为灵活。安装方便，装配简单，系统变动需更改或增减元件时，便于重新组装。
c.减少了大量的管子和管接头。因此，集成阀块组成的液压系统，结构更为紧凑，体积小，重量轻。
2.4.2 密封油罐的设计
直驱式容积控制系统中泵与马达构成闭环系统， 由于单向定量泵和马达都存在泄漏，所以必须进行补油。由于系统中压强、流量都很大，所以泄漏也比较大，故采用无动力补油已经无法满足本系统要求。本系统中补油是通过补油泵来实现的， 其补油压力由溢流阀来设定， 补油方向的顺利进行由单向阀保证，补油泵的补油流量应大于所需补油流量，多余的流量通过溢流阀流回油罐。油罐内有主泵、补油泵、阀块、连接板等零部件，是整个液压系统的重要组成部分。
结束语
直驱式容积控制系统是近些年发展起来的一种全新的液压系统， 系统中依靠对电机转速的变化来控制定量泵输出流量的变化，从而实现对执行机构速度、位置等的控制。与传统的阀控系统和泵控系统相比较，它具有结构简单、体积小、重量轻、成本低、效率高、节能效果显著等优势，因此目前在船舶舵机、油压机、注塑机、六自由度平台、冶金机械等装置中得到了应用，并且取得巨大的经济效益。随着直驱式容积控制系统研究的深入，其必将得到越来越广泛的应用。
参考文献
[1]闫军.火电厂斗轮机自动控制系统的研究与开发[D].北京：华北电力大学，2003：1-3.
[2]张桂林.斗轮堆取料机驱动机构的合理配置[J].黑龙江科技信息，2009（19）：40-41.
[3]蒋立生，舒波，李俊，翁哲学，沈培彩，于伟.DQL630/1000·30型斗轮堆取料机斗轮驱动机构的改进[J].港口装卸，1997（2）：19-21.
[4]李洪人.液压控制系统[M].北京：国防工业出版社，1990：60-87.
[5]刘庆和.直接驱动容积控制电液传动系统[J].机床与液压，2009，37（11）：233-238.
关键词：斗轮机；液压系统；静态分析；动态特性；优化设计
直驱式液压系统是近些年来发展起来的一种驱动体系，在国内外得到广泛的应用并取得优异的成绩。这种驱动系统与传统的阀控式系统、泵控系统相比，其具备着控制系统完善、节能效果明显、工作效率更高的优点，但是在工作中我们充分考虑直驱式液压系统的应用优点的同时，对其技术参数、设计标准也应给予重视，以此作为斗轮机斗轮直驱式液压系统研究工作重点，进而为斗轮机研发事业的进步做出贡献。
1 斗轮机斗轮直驱式液压系统概述
斗轮机是现代化生产当中最为常见的连续堆取料机，其工作效率之高令人咋舌，目前已经成为码头、矿山以及电厂等散料堆取的主要设备，并且取得了巨大的社会经济效益，也得到社会各界人士的认可。斗轮取料机与传统的都轮挖掘机结构大致相同，但是其在取料、卸料和装料方面的优势和能力更加的突出。
1.1 斗轮机工作原理
目前斗轮取料机的工作方式主要包含了取料、堆料两个方面。事实上，在斗轮机应用的过程中其效果并非如此，还涉及到一些其他的工作内容，但是在整个取料和堆料的过程中是将散料通过机械上方的带式输送机传输到预计工作场所，这个时候都轮一般都不工作，因此引发的能耗较小，环保性能强。而斗轮取料机在取料的过程中是都轮旋转进行取料，并且将料物通过带式传输机传输到预计的场所，由此减小了工作中间环节。由此可见，整个斗轮机的工作效率高，速度快、环保能力强。
1.2 斗轮机液压驱动系统分析
目前，国内外大多数斗轮机驱动系统主要是以机械驱动和液压驱动两种不同的方式构成的，其中液压驱动又可以分为液压传动和液压驱动两方面。其中，这里我们主要针对液压驱动进行研究，通过过去几年的实践和总结，液压驱动系统在应用中具备着以下几方面优势：
首先，液压系统有着结构体系简单、占地面积小、重量轻的特点，而且这一系统在应用的过程中无论是功率、扭曲力、重量还是惯性方面的控制都十分的有效，而且整个系统运行速度控制良好，能够适用于各种不同物料的加工和堆取，而且使用场所多，不受地形、地理条件的限制。
其次，液压系统在应用的过程中过载保护装置的应用科学，能够有效的保证整个系统在运行过程中所产生的各种过载情况。一旦斗轮机在运行的过程中出现过载压力，那么系统的压力必然会超过预计标准，而且设定的安全压力也存在着一定的不足，这样我们可以通过溢流阀来进行控制，从而达到提高荷载保护力度的目的。这个时候，液压系统通常都和设备科学关联，避免了因为设备长期、连续运行而产生的机械故障发生。
2 直驱式容积控制系统设计
直驱式容积控制系统是近十几年发展起来的一种新型的液压控制系统， 由上述分析我们可知，与传统的泵控系统和阀控系统相比较，该系统具有体积小、重量轻等很多优点。因此，这里尝试将直驱式容积控制应用到斗轮机斗轮的驱动上。
2.1 直驱式容积控制系统构成及工作原理
轮机斗轮直驱式液压系统主要由主电机、单向定量泵、补油泵、补油泵电机、补油溢流阀、补油单向阀、主回路安全阀及低速大扭矩马达等组成。该系统正常工作时是由异步电动机驱动单向定量泵工作，而定量泵提供一定压力和流量的液压油驱动低速大扭矩马达工作。 通过对电机转速的控制来实现系统的流量控制即马达转速的控制， 通过电机转矩的控制来实现负载转矩的控制。因此，根据电动机所接受的控制信号，电动机可实现启停、变速、变向、限转矩（转矩是可调的）等相应操作。
2.2 直驱式容积控制系统相关元器件的选型计算
在通常情况下，直驱式液压控制系统所选交流电机的额定功率至少为 75kW。交流电机又分同步电机和异步电机，同步电机的精度高，但价格也贵，斗轮堆料机的速度控制精度不必太高，从成本考虑可选择异步电机。最终本系统选择富田电机中型号为SVS10E-75-1500-4V 的交流异步电动机，其额定功率为 75kW。
2.3 液压系统中阀的选取
考虑到集成阀块的需要，本设计选取宁波海宏液压有限公司的螺纹插装阀，考虑到节能的需要，选取的阀最大允许流量大一些较好，再由工作压力，调压范围等参数最终本设计所选用的主回路的溢流阀的型号为XYF25-07/03.10，补油回路中溢流阀型号为 XYF10-08/03.05，单向阀的型号为DF16-02/5G.V.05。
2.4 其他设计
可选则价格低廉、性能良好的定量泵，且大大减少了泵的磨损，延长了其使用寿命，减低成本的同时提高了系统可靠性；易于实现计算机数字控制，而如果采用矢量控制方式，系统的精度和性能也会得到提高。
2.4.1 集成阀块的设计
集成阀块能够简化液压系统的结构，利于实现液压系统的集成化。它有以下特点：
a.利用标准元件构成标准回路，从而大大缩短了设计、制造周期。
b.基本回路及液压系统的变化更为灵活。安装方便，装配简单，系统变动需更改或增减元件时，便于重新组装。
c.减少了大量的管子和管接头。因此，集成阀块组成的液压系统，结构更为紧凑，体积小，重量轻。
2.4.2 密封油罐的设计
直驱式容积控制系统中泵与马达构成闭环系统， 由于单向定量泵和马达都存在泄漏，所以必须进行补油。由于系统中压强、流量都很大，所以泄漏也比较大，故采用无动力补油已经无法满足本系统要求。本系统中补油是通过补油泵来实现的， 其补油压力由溢流阀来设定， 补油方向的顺利进行由单向阀保证，补油泵的补油流量应大于所需补油流量，多余的流量通过溢流阀流回油罐。油罐内有主泵、补油泵、阀块、连接板等零部件，是整个液压系统的重要组成部分。
结束语
直驱式容积控制系统是近些年发展起来的一种全新的液压系统， 系统中依靠对电机转速的变化来控制定量泵输出流量的变化，从而实现对执行机构速度、位置等的控制。与传统的阀控系统和泵控系统相比较，它具有结构简单、体积小、重量轻、成本低、效率高、节能效果显著等优势，因此目前在船舶舵机、油压机、注塑机、六自由度平台、冶金机械等装置中得到了应用，并且取得巨大的经济效益。随着直驱式容积控制系统研究的深入，其必将得到越来越广泛的应用。
参考文献
[1]闫军.火电厂斗轮机自动控制系统的研究与开发[D].北京：华北电力大学，2003：1-3.
[2]张桂林.斗轮堆取料机驱动机构的合理配置[J].黑龙江科技信息，2009（19）：40-41.
[3]蒋立生，舒波，李俊，翁哲学，沈培彩，于伟.DQL630/1000·30型斗轮堆取料机斗轮驱动机构的改进[J].港口装卸，1997（2）：19-21.
[4]李洪人.液压控制系统[M].北京：国防工业出版社，1990：60-87.
[5]刘庆和.直接驱动容积控制电液传动系统[J].机床与液压，2009，37（11）：233-238.