淺談鋼管式取料臂直徑選型

摘 要:本文概述了側(cè)式刮板取料機(jī)的設(shè)備用途，結(jié)合實際工作情況主要介紹了鋼管式取料臂的鋼管選型要點。

關(guān)鍵詞:側(cè)式刮板取料機(jī) 取料臂 鋼管

中圖分類號:U445文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號:1674-098X(2012)04(b)-0088-01

側(cè)式刮板取料機(jī)是一種常見的堆取料機(jī)，多用于儲量較多、品種較多的但對預(yù)均化要求不高的一種取料工藝設(shè)備，廣泛用于煤炭、水泥、冶金、電力等行業(yè)。目前該類型設(shè)備衍生機(jī)型有:長條形料場配重式側(cè)式刮板取料機(jī)、(半)門架式側(cè)式刮板取料機(jī);圓形料場門架式(頂堆側(cè)取)堆取料機(jī)、配重式(頂堆側(cè)取)堆取料機(jī)等。

該設(shè)備具有結(jié)構(gòu)緊湊、占地面積小、技術(shù)水平先進(jìn)、程控水平高等優(yōu)點。

目前側(cè)式刮板取料機(jī)的取料臂常見有三種結(jié)構(gòu)形式:板梁式、桁架式、薄壁鋼管式。其中板梁式在較小取料臂長中應(yīng)用廣泛，且應(yīng)用較早;桁架式在較大臂長的取料機(jī)中應(yīng)用較多;鋼管式取料臂相對于板梁結(jié)構(gòu)和桁架結(jié)構(gòu)有著自身重量輕、制造費用低、制作周期短等特點，在近幾年開始廣泛應(yīng)用。

1 鋼管選型的現(xiàn)有狀態(tài)

目前鋼管直徑依據(jù)選型手冊，選用的規(guī)格有Φ820、Φ1020、Φ1220、Φ1420、Φ1620、Φ1820等。

對于較短取料臂(臂長27m以內(nèi))，由于鋼管內(nèi)部需要考慮焊接加強(qiáng)筋并能夠保證人員通過而不能繼續(xù)選用小規(guī)格直徑，目前最小直徑選用到Φ820mm。

對于較長取料臂，則要從強(qiáng)度和剛度兩方面綜合考慮，依據(jù)圓形料場中常規(guī)結(jié)構(gòu)布置，Φ80m取料機(jī)的取料臂長度在35m左右，Φ90m取料機(jī)的取料臂長度在39.5m左右，Φ100m取料機(jī)的取料臂長度在44m左右，Φ110m取料機(jī)的取料臂長度在48.5m左右，Φ120m取料機(jī)的取料臂長度在53.5m左右。長形料場中也根據(jù)取料機(jī)跨距，臂長由20m～50m不等。

考慮設(shè)備通用性及細(xì)長比等技術(shù)指標(biāo)，不同取料臂長度應(yīng)當(dāng)對應(yīng)不同鋼管直徑，但也會出現(xiàn)不同臂長對應(yīng)同一管徑的現(xiàn)象。如何選用適當(dāng)?shù)墓軓郊氨诤?，提高設(shè)備的性價比，降低制造成本，提高市場競爭力，是設(shè)計工作的一個很重要的環(huán)節(jié)。

2 鋼管選型的理論分析

側(cè)式刮板取料機(jī)刮板臂的結(jié)構(gòu)為一端與設(shè)備本體鉸接，另一端通過鋼絲繩、滑輪組吊掛在設(shè)備上，并通過鋼絲繩的收放達(dá)到取料臂變幅的目的。刮板鏈系統(tǒng)包括了張緊鏈輪組、刮板、鏈條、驅(qū)動鏈輪組、驅(qū)動等。

在選型上，懸臂梁可以簡化為一端鉸支(與門架、平臺鉸接側(cè))，另一端(鋼絲繩鉸點)簡支，并外懸一段的帶懸臂的簡支梁，依據(jù)相關(guān)受靜載荷梁的內(nèi)力及變位計算公式(機(jī)械設(shè)計手冊)，受力分析按照下面幾個力學(xué)模型疊加:

張緊鏈輪組—— 集中載荷P

鏈條、刮板、自重—— 均布載荷q

其他作用力，按上述兩種載荷調(diào)整。

1)張緊鏈輪組集中載荷:

(外點集中力)

2)前端刮板、鏈條的均布載荷

(外點均布力)

在常規(guī)設(shè)計中，始終是一個基本定值，因此上述幾個公式都可以轉(zhuǎn)化成對m或L以及(m+L)的關(guān)系式，調(diào)整后可以發(fā)現(xiàn)，C點變形量和臂長的3次方存在一定的正比關(guān)系，而上述數(shù)據(jù)每相鄰兩擋比值～70%-80%。

由于壁厚δ遠(yuǎn)小于鋼管直徑D，則可以近似認(rèn)為I值與鋼管外徑的2次方成一定正比關(guān)系，均按照10mm壁厚鋼管外徑計算，標(biāo)準(zhǔn)鋼管每相鄰兩檔比值也是～70-80%，同時提高慣性矩I采用加大直徑要比增加壁厚顯著得多。

另外增加隔板的目的是增加局部抗失穩(wěn)性能，同時對外部的導(dǎo)槽支撐件進(jìn)行加強(qiáng)等作用，防止出現(xiàn)局部應(yīng)力集中。但是也可以探討一種新的不在鋼管內(nèi)部設(shè)置隔板的結(jié)構(gòu)，這樣可以選用更小直徑規(guī)格的鋼管，同時減少內(nèi)部焊接對制造所帶來的困難。這種結(jié)構(gòu)就是在鋼管外側(cè)支撐導(dǎo)槽的部位焊接補(bǔ)強(qiáng)板，采用局部加厚的方式增加局部剛度，并降低應(yīng)力集中造成的應(yīng)力過大，而鋼管內(nèi)側(cè)則不用焊接任何材料。

作為刮板臂，受鋼絲繩牽引，為有效降低鋼絲繩拉力，應(yīng)考慮盡可能降低刮板臂重量。由于取料能力導(dǎo)致受力不同，還需要綜合考慮選取鋼管直徑。(如表1)

由于鋼管式取料臂在設(shè)計時必須考慮鋼管直徑對增加壁厚會帶來減速器速比的加大，減速器速比加大會直接導(dǎo)致成本明顯增加，因而選用適當(dāng)直徑和壁厚的鋼管很重要。

按照目前選用的鏈條在頂堆側(cè)取產(chǎn)品中鏈條節(jié)距以315mm，400mm，500mm為主(400mm應(yīng)用較少)。

刮板臂鋼管選型與減速器選型有著性價比的要求，特別是對大功率大減速器而言，如西門子減速機(jī)，相同功率由于速比變化，有時要相差一個基座號，價格相差十萬元以上。此時對于設(shè)計者應(yīng)當(dāng)考慮采用減小管徑增加壁厚的方式處理鋼管的剛度問題，盡可能選用較小直徑的鋼管。在一定取料能力范圍內(nèi)時，如圓形料場取料機(jī)中，建議Φ80m選用1020mm管，Φ90m選用1220mm管，Φ100m選用1420mm管，Φ110m選用1620mm管，Φ120m選用1820mm管。

3 結(jié)語

鋼管式取料臂結(jié)構(gòu)有著自身重量輕、制造費用低、制作周期短等高性價比的優(yōu)點，合理選用鋼管式取料臂的直徑，對整機(jī)的機(jī)械性能和經(jīng)濟(jì)目標(biāo)控制都起到重要作用。

參考文獻(xiàn)

[1] 高長明．礦物原料預(yù)均化．北京:中國建筑事業(yè)出版社，1983.

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