橋式刮板取料機設計要點

李 雪

（北方重工集團有限公司裝卸設備分公司，遼寧 沈陽 110027）

一、料場分析與取料機概述

橋式刮板取料機是長形料場取料設備，另配一臺側式懸臂堆料機采用人字形堆料方式，這種堆料方式是橋式刮板取料機能保證取料高預均化效果的基礎。取料機用于兩個料堆的取料作業(yè)。在橋梁的兩側，各配有一個用于取料作業(yè)的料耙裝置，在堆料機堆完一堆物料之后，取料機進入料堆區(qū)域，近料堆側的料耙開始進行刮取物料。堆料機換堆后進入

圖1

橋式刮板取料機的主要部件包括擺動端梁，刮板輸送系統(tǒng)，橋梁，料耙系統(tǒng)，控制室，固定端梁。除此之外，還有行走檢測、卷盤、軌道系統(tǒng)、平臺欄桿等結構組成。

料堆個數(shù)。由結構決定，橋式刮板另一側閑置料耙的區(qū)域之外，開始堆下一堆物料。取料機完成先前的物料刮取之后，另一堆的物料基本完成了堆料。取料機進入剛堆好的堆料區(qū)域，這時，剛才閑置的料耙開始接近物料并取料。另一側料耙，暫時不用。循環(huán)上述堆取過程。所以，橋式刮板取料機的堆料個數(shù)只是2個。

取料機的形式。橋式刮板取料機，主要有水平式和傾斜式二種。這主要取決于料場的土建基礎。圖1就是水平式橋取，可以看出固定端梁一側位于水平面的下方1700左右，與地面出料膠帶機平齊。

傾斜式的取料機就是整機都在一個水平面上。人為建造一個斜坡。達到的取料效果是一樣的。料場對取料機的影響另一個要注意的是，若是在室內(nèi)作業(yè)，要考慮到當取料機行進到軌道的端位極限時，要核對料耙尺寸不能與廠房體發(fā)生干涉。

二、刮板系統(tǒng)的取料能力

刮板輸送系統(tǒng)由驅(qū)動裝置、刮板裝置、鏈條、驅(qū)動鏈論組、張緊鏈論組、導槽系統(tǒng)、導料槽等組成。由料耙刮落下來的物料，落入不斷行進的刮板之間。在鏈條上的刮板在導槽中沿橋梁的長度方向上回轉運動將物料刮走，經(jīng)由導料槽進入地面皮帶中。

取料量計算公式：

V－刮板鏈速；m/s；s－刮板間距（m）；γ－物料容重（t/m3）；u－刮板有效容積（m3）；ρ－充滿度系數(shù)。

首先要驗算的就是取料機的取料能力是否達到要求。依據(jù)以上公式，根據(jù)經(jīng)驗，先設定刮板大小尺寸、刮板間距。充滿度系數(shù)根據(jù)現(xiàn)場實測得到的經(jīng)驗數(shù)據(jù)一般取45%。代入公式后，與額定取料能力進行對比。要是達不到取料量要求，可對鏈速和刮板大小進行調(diào)節(jié)。

式中：V－刮板鏈速（m/s）；n－電機轉數(shù)r/min；i－減速器速比；D－鏈輪直徑（mm）。

最終確定后，鏈速和刮板大小就是一個定值。鏈速不宜過快或過慢，根據(jù)經(jīng)驗取值適中，這樣既能保證物料被取走而且運行平穩(wěn)。

刮板鏈負荷拉力的計算

刮板鏈負荷拉力用來確定刮板驅(qū)動功率。刮板鏈負荷拉力的計算是一個比較復雜的內(nèi)容。以下將簡單介紹刮板鏈負荷拉力的計算方法。鏈負荷拉力以下簡稱鏈拉力（F）（以具體實例形式）

F=F1+F2+F3

式中：F1—物料對刮板的切割阻力；F2—物料沿刮板方向運動產(chǎn)生的摩擦作用到刮板上的力；F3—刮板鏈運行的摩擦阻力；

驅(qū)動功率的計算

式中：F-鏈拉力； V-鏈速

傳動效率 η=η1η2η3η4

η1—偶合器效率0.96；η2—減速器效率0.92；η3—鏈條效率0.83；η4—軸承傳動效率0.97；1.2—功率儲備系數(shù)。

由于物料特性、環(huán)境條件（如含水量變化）等因素的影響較多，所以取一個功率儲備系數(shù)。

三、工作行走和調(diào)車

取料機的端梁分為固定端梁和擺動端梁，主要是為了取料機行走的同步性和改善由于軌道不平直或物料阻力等造成的取料機偏斜而設置的。兩套端梁上各有一套驅(qū)動裝置。上部都與橋梁進行連接。固定端梁側與橋梁采用栓接或焊接結構。擺動端梁側與橋梁之間是鉸接結構。可對微小的不同步進行調(diào)節(jié)，另外在擺動端梁側還設有糾偏裝置，當出現(xiàn)不同步情況，會給電氣控制系統(tǒng)傳出一個信號，中控裝置會根據(jù)程序作出反應，實現(xiàn)兩端梁的同步性。驅(qū)動形式為變頻電機---擺線減速器---離合器---Y系列電機---減速器的傳動方式。工作時，由變頻電機工作帶動整套系統(tǒng)。

根據(jù)工藝要求取料量是可以變化的，在刮板鏈速一定的情況下。產(chǎn)量的調(diào)整其實主要取決于工作行走速度。

工作行走速度的計算：

Q－取料量（t/h）；γ－物料容重（t/m3）；S－料堆截面積（m2）。

計算工作行走時的總傳動比：

D－車輪直徑（m）；n－電機轉數(shù)。

在計算的過程中，將理論工作行走速度的值設為40Hz時的速度。這樣，就有了在35-45Hz的范圍內(nèi)調(diào)整的空間。

取料機在取完一堆物料之后，進行換堆作業(yè)。進入下一料堆取料。調(diào)車時需要速度較快，所以離合器脫開，取消一級減速，由Y系列電機工作帶動整套系統(tǒng)行進。

四、料耙系統(tǒng)

料耙系統(tǒng)是由耙架，驅(qū)動裝置，耙車，卷揚系統(tǒng)等組成。

料耙耙架是由鋼板和型鋼焊接而成的，有二種結構型式，一種為大料耙，小行程，就是耙架的面積較大，只是比料堆斷面稍小一些，由于行程短，所以這種結構的料耙驅(qū)動采用的是液壓驅(qū)動，由一個液壓站分別驅(qū)動二個液壓缸帶動耙架往復行走，這種方式目前多用于跨度大，取料能力大的取料機。另外一種為小料耙，大行程的料耙，該結構料耙的面積較小，往復運動的距離較大，需作用到耙車上，通過耙車的驅(qū)動行走帶動耙架運動。由于物料的粒度，含水量的不同，造成物料的堆積角變化，所以料耙耙架的傾斜角度就要求變化，為此在料耙系統(tǒng)中設置二套卷揚系統(tǒng)，用于改變耙架角度。

料耙系統(tǒng)在設計時有兩個要點要考慮：

料耙的角度。料耙的耙料原理是，耙架面向料堆的一側，每根梁上都布滿了很多個圓鋼焊成的耙齒。取料機向料堆方向進深一定的距離，料耙同時左右往復運動。耙齒進入料堆的表面，耙落物料。不能錯誤的認為是料耙把物料刮下至地面。其實，料耙的作用是松動物料。物料用堆料機堆成設定料堆之后，按物料本身的安息角形成固定的料堆。料耙接觸的部分最早應該是料堆的底部，底部物料被松動之后，上部物料受重力作用而下落至刮板中。見圖2

物料安息角與下落時滑移角之間的關系是：α滑=α安+3°

因此，料耙的角度應設成安息角+3度。角度過小，物料下落慢，導致料耙進深過大，磨損快。角度過大，物料下落過快，引起料堆塌方。

圖2

圖3

物料濕度。當物料含水量過大時，物料互相粘連，不易下落。為了解決這一實際問題。設計中，我們采用了輔助刮板系統(tǒng)（圖3）。這套料耙上的小刮板系統(tǒng)，獨立自成體系。刮板設計簡單，采用鋼板和刮齒的結構。適用于含水量大的物料，在實際應用中已取得較好的效果。

五、橋梁

橋梁是由鋼板焊接成的箱型結構件。橋梁作用在二個端梁上，料耙系統(tǒng)跨在橋梁上部，刮板系統(tǒng)吊掛在橋梁下面。從結構上橋梁起到了連接各部件的作用。橋梁的跨度，是橋式刮板取料機的一個主要參數(shù)。在已經(jīng)設定堆料量、物料安息角的前提下，跨度按以下步驟計算：

先求出料堆寬度：

料堆截面積

Q－堆料量（t/h）；γ－物料容重（t/m3）；V－行走速度（m/min）；

α－安息角；L－料堆寬度

跨度一般是料堆寬度+與擺動端梁軌道預留寬度+與固定端梁（地面膠帶機）預留寬度

六、自動控制

在自動控制狀態(tài)下，機械要提出明確的各部件啟動順序，防止產(chǎn)生積料。自動控制下的啟動順序是：啟動出料膠帶機-啟動電纜卷盤-啟動刮板輸送系統(tǒng)-啟動耙車-啟動行走端梁。停車順序與上述相反。

七、其它

軌道系統(tǒng)、檢測裝置、行走限位等部件在設計中也要遵循常規(guī)的理念，滿足取料工藝的要求。與主要部件相輔相成，使取料機的作業(yè)水平達到理想的狀態(tài)。

結語

橋式刮板取料機的主要部件設計過程當然不僅限于上述的內(nèi)容。羅列的各要點是基于常規(guī)選型計算基礎之上，經(jīng)過實踐檢驗特別針對于非標產(chǎn)品設計的不容忽視的地方。力求基礎和特點兩手抓，實現(xiàn)堆取料機在實際應用中有更好的作業(yè)效果。

[1]機械設計手冊[M].北京：機械工業(yè)出版社.

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