側(cè)式懸臂堆料機(jī)的方案確定及整機(jī)設(shè)計(jì)

佟云龍 韓志永

（北方重工集團(tuán)有限公司裝卸設(shè)備分公司，遼寧 沈陽 110027）

1 按基本參數(shù)確定設(shè)備方案

1.1 堆料方式的選擇。

堆料方式分為人字形堆料和定點(diǎn)堆料兩種。選擇哪種堆料方式取決于工藝對(duì)于均化比的要求。一般來說，主料要求顆粒均勻，均化效果好。于是采用的是人字形堆料方式。輔料相對(duì)工藝要求差，可用定點(diǎn)堆料方式。

堆料方式不同，與之配對(duì)的取料機(jī)取料方式的也不同。人字形堆料方法堆料機(jī)在料堆作業(yè)范圍內(nèi)往復(fù)行進(jìn)堆料，配合橋式刮板取料機(jī)全斷面取料，在斷面方向上各料層均勻分布。

定點(diǎn)堆料就是從一個(gè)固定的點(diǎn)開始堆料，在此位置達(dá)到預(yù)設(shè)的堆高后，按電氣程序移動(dòng)相應(yīng)距離開始另一點(diǎn)的堆料，直至完成整個(gè)料堆的作業(yè)。配合的是側(cè)式刮板取料機(jī)，采用側(cè)面取料。對(duì)均化比的要求不高。綜上所述，我們可以根據(jù)物料種類、堆料方式、取料機(jī)形式來確定堆取料機(jī)的配合是否合理。

1.2 儲(chǔ)量的計(jì)算

一個(gè)料場(chǎng)中，由于儲(chǔ)存物料種類的不同，可能在長(zhǎng)方向上布置了幾個(gè)料堆。我們要分別對(duì)其進(jìn)行儲(chǔ)量的核算。以單個(gè)的一個(gè)料堆為例：

圖1

原始參數(shù)：石灰石，容重：γ=1.4t/m3， 物料安息角α=35度，堆高H=12.5m，堆底寬A=35.5m，要求儲(chǔ)量T=40000t

堆截面積F：

堆總體積U：

端堆體積U'：設(shè)料堆兩端為理想半圓錐，兩端合成可看成一個(gè)圓錐體。

可以求出料堆長(zhǎng)度

料堆總長(zhǎng)度

用這個(gè)數(shù)值和料場(chǎng)工藝布置圖中的料堆長(zhǎng)度作比較，可判斷出是否達(dá)到額定的儲(chǔ)量。

1.3 堆料層數(shù)與均化比

原始參數(shù)：堆料能力：Q=800t/h，堆料機(jī)行走速度V=20m/min

可算出：?jiǎn)卧蠈咏孛娣e

堆料層數(shù)和粒度有關(guān)，料堆每層厚度小于物料粒度會(huì)產(chǎn)生離析現(xiàn)象，不利于物料均化。

1.4 地面基礎(chǔ)布置

地面的布置方面主要是軌道基礎(chǔ)和電纜坑位置的選擇。

軌道基礎(chǔ)首先預(yù)設(shè)停車位置，把車檔的位置確定下來。注意要留有一定的緩沖距離。然后計(jì)算軌道的長(zhǎng)度。軌道最長(zhǎng)的位置，是堆料機(jī)停車后，尾車一端最后一個(gè)車輪的停車位置，再留一定的余量。

電纜是提供堆料機(jī)動(dòng)力和控制信號(hào)的來源。在料場(chǎng)長(zhǎng)方向上，由于堆料機(jī)的特殊結(jié)構(gòu)，不是單純的把料場(chǎng)的中間點(diǎn)作為電纜坑的位置點(diǎn)。這樣固然可以滿足配送的需要，不過卻不得不人為加長(zhǎng)尾車行進(jìn)方向上的電纜長(zhǎng)度，浪費(fèi)了材料。原因是相對(duì)于料場(chǎng)而言，堆料機(jī)上電纜卷盤的左右行駛距離不是對(duì)稱相等的。所以電纜坑的位置，應(yīng)是電纜卷盤在左右兩極限位置停車時(shí)，所產(chǎn)生距離的中間點(diǎn)作為電纜坑的最佳地點(diǎn)。即節(jié)約了成本，也使電纜長(zhǎng)度合理。

2 細(xì)化堆料機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

根據(jù)不同料場(chǎng)的特點(diǎn)，在滿足工藝的要求之后，堆料機(jī)的基本形式就定下來了。接下來就要對(duì)堆料機(jī)的各部件進(jìn)行設(shè)計(jì)。堆料機(jī)主要由：配重系統(tǒng)、行走機(jī)構(gòu)、堆料臂架、液壓系統(tǒng)、尾車、動(dòng)力電纜卷盤、控制電纜卷盤、控制室、行走限位裝置等組成。工作時(shí)，物料通過來料車上的來料皮帶被源源不斷的送到堆料臂架上，堆料臂架按設(shè)定的程序或定點(diǎn)堆料或往復(fù)堆料進(jìn)行堆料作業(yè)，在達(dá)到堆高要求后，臂架上仰至最高角度，準(zhǔn)備換堆作業(yè)。在臂架上仰下俯的堆料作業(yè)過程中，行走機(jī)構(gòu)帶動(dòng)整機(jī)在軌道上行進(jìn)。各部件協(xié)同作業(yè)，完成堆料任務(wù)。

2.1 配重系統(tǒng)

現(xiàn)在的配重一般采用的是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，而不采用以前配重箱和配重塊的結(jié)構(gòu)?，F(xiàn)場(chǎng)制作，節(jié)約生產(chǎn)和運(yùn)輸?shù)某杀?。配重的合理加載是要保證重心在兩軌之間。

2.2 懸臂部分

懸臂架由兩個(gè)變截面的工字型梁構(gòu)成。橫向用鋼板連接成整體。工字型梁采用鋼板焊接成型。因運(yùn)輸限制，臂架廠內(nèi)分段制造，現(xiàn)場(chǎng)焊接焊接成整體。

懸臂架上面安有膠帶輸送機(jī)，膠帶機(jī)隨臂架可上仰、下俯。首先要確定帶寬、帶速等參數(shù)，再設(shè)計(jì)與之配套的臂架鋼結(jié)構(gòu)。

比如，堆料量Q=400t/h，煤γ=0.9t/m3

以DTII型膠帶輸送機(jī)手冊(cè)為參考，先根據(jù)帶速V，帶寬B與能力Iv之間的關(guān)系表格，初定帶寬和帶速的值。

按手冊(cè)初選Iv=496，對(duì)應(yīng)B=800，V=2m/s。

則實(shí)際運(yùn)量能力Iv'

=Iv*γ*k=496*0.9*0.89=397.296<400

K：傾斜輸送機(jī)面積折減系數(shù)

假設(shè)不成立。加大一檔。

選Iv=620，對(duì)應(yīng)B=800，V=2.5m/s，其余不變。

則實(shí)際運(yùn)量能力Iv'

=Iv*γ*k=620*0.9*0.89=496.62>400

假設(shè)成立。

再核一下帶寬。

Q=S*V*γ*k

S：膠帶機(jī)物料最大橫截面積;V：帶速;γ：容重;k：傾斜輸送機(jī)面積折減系數(shù)

將各已知值帶入上述公式，可推導(dǎo)出橫截面積S小于DTII型膠帶輸送機(jī)手冊(cè)中的標(biāo)準(zhǔn)值，則合理。若大，按上述步驟加大一檔，重校核。

值得注意的是，在膠帶機(jī)的落料端，設(shè)有擋料板，和皮帶拉緊裝置。在皮帶張緊后，擋料板用于調(diào)節(jié)落料的軌跡，使料堆中心線不產(chǎn)生太大的誤差，以免料堆傾斜，覆蓋一側(cè)軌道。

2.3 行走機(jī)構(gòu)

行走機(jī)構(gòu)由支架和行走驅(qū)動(dòng)裝置組成。支架與上部懸臂鉸接，堆料臂的全部重量壓在支架上。立柱下端外側(cè)與一套行走驅(qū)動(dòng)裝置連接，內(nèi)側(cè)與一套行走驅(qū)動(dòng)裝置連接成一體，每個(gè)端梁配一套驅(qū)動(dòng)裝置，驅(qū)動(dòng)裝置共兩套。

圖 2

行走驅(qū)動(dòng)裝置采用三合一齒輪減速電機(jī)—車輪系統(tǒng)的傳動(dòng)形式，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的同步運(yùn)行是靠結(jié)構(gòu)剛性實(shí)現(xiàn)的。

功率的計(jì)算：

P：整機(jī)總重（Kg）；w：摩擦阻力系數(shù)取w=0.006；F：膠帶阻力（Kg╳g）；D：車輪直徑（m）；n：電機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)；（r/min）；K：備用系數(shù)，堆取料機(jī)中通常取用1.4 ；i：總傳動(dòng)比；m：電機(jī)數(shù)量；

上述公式可直接計(jì)算出行走所需的功率，應(yīng)用此公式時(shí)，要求已知電機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)和數(shù)量，在計(jì)算之初就要確定好。n為單臺(tái)電機(jī)的功率，整機(jī)行走驅(qū)動(dòng)功率值為n×m，通過以上計(jì)算得到的功率可以作為初步設(shè)計(jì)值應(yīng)用。

2.4 來料車

堆料膠帶機(jī)從來料車通過，將堆料膠帶機(jī)運(yùn)來的物料通過來料車卸到懸臂的膠帶機(jī)上。來料車由卸料斗、斜梁、大小立柱、平臺(tái)等組成。設(shè)計(jì)時(shí)要注意的是，來料車的尾部不宜過長(zhǎng)。因?yàn)橐话銇砹宪嚨奈膊渴菓铱赵O(shè)計(jì)，尾部太長(zhǎng)在走行時(shí)，會(huì)造成抖動(dòng)嚴(yán)重的現(xiàn)象。

來料車傾斜角度的設(shè)計(jì)源于堆高的高度。料堆越高，堆料臂架上仰角度也越大，來料車自然也隨之抬高。一般設(shè)計(jì)中來料車的角度常取15-16度。當(dāng)出現(xiàn)尾部過長(zhǎng)時(shí)，也可增加1-2度。使全局合理。

2.5 液壓系統(tǒng)

液壓系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)懸臂的變幅運(yùn)動(dòng)。液壓系統(tǒng)由液壓站、油缸組成，液壓站安裝在立柱下部的平臺(tái)上，而油缸支撐在支架和懸臂之間。

2.6 電纜卷盤

動(dòng)力、控制電纜卷盤由單排大直徑卷盤、集電滑環(huán)、減速器及力矩堵轉(zhuǎn)電機(jī)組成。提供整機(jī)動(dòng)力和傳遞與中控室的信號(hào)。

動(dòng)力和控制電纜卷盤的選取原則是：先選取對(duì)應(yīng)的電纜，根據(jù)堆數(shù)、長(zhǎng)度、壓降等方面，選擇對(duì)應(yīng)的電纜。根據(jù)電纜的重量、對(duì)地高度等參數(shù)，選擇對(duì)應(yīng)的卷盤型號(hào)。

2.7 控制室

控制室的選定不是隨意的。它的原則是，根據(jù)電氣控制柜的數(shù)量和大小，來確定控制室的大小。方向上要注意的是，在面向料堆側(cè)有可隨時(shí)觀測(cè)的大窗口設(shè)計(jì)。這才是合理的布局，方便堆料作業(yè)時(shí)的控制。

其它還有許多需要主設(shè)人員考慮的方面，比如說，當(dāng)?shù)氐暮０?、氣候條件、是室內(nèi)作業(yè)還是露天作業(yè)。相對(duì)的就要考慮是否采用高原電機(jī)，防塵、防水等級(jí)。再者當(dāng)?shù)厥侨鄮拙€制的電源，頻率。設(shè)計(jì)中的各個(gè)細(xì)節(jié)都要仔細(xì)分析，才能保證設(shè)備的正常動(dòng)作。

結(jié)語

對(duì)產(chǎn)品各部件全盤的掌握和了解是進(jìn)行整機(jī)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。當(dāng)著眼于全局時(shí)，一要保證設(shè)備的參數(shù)和性能可以滿足客戶對(duì)于堆料機(jī)的作業(yè)要求，二要保證堆料機(jī)在料場(chǎng)中與其它接口設(shè)備的順利相接。這樣，才能使作為非標(biāo)設(shè)備的堆取料機(jī)達(dá)到合格的設(shè)計(jì)要求。

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

[2]機(jī)械工業(yè)部北京起重運(yùn)輸機(jī)械研究所.DTII型固定式帶式輸送機(jī)設(shè)計(jì)選用手冊(cè)[M].北京：冶金工業(yè)出版社，1994.