圓形料場(chǎng)橋式刮板混勻堆取料機(jī)的堆料機(jī)技術(shù)分析

張曉慧

摘 要：室內(nèi)圓料場(chǎng)頂堆側(cè)取堆取料機(jī)是散料裝卸領(lǐng)域的環(huán)保設(shè)備。本文從圓形料場(chǎng)橋式刮板混勻堆取料機(jī)的堆料機(jī)進(jìn)行了分析，分別從堆料臂架的配重平衡對(duì)中心柱及回轉(zhuǎn)支承的影響、堆料機(jī)俯仰油缸的選取、堆料機(jī)鉸支座及堆料臂架上的拉桿等方面進(jìn)行了分析闡述。并結(jié)合我公司目前的設(shè)計(jì)情況對(duì)這幾個(gè)問(wèn)題的進(jìn)行了技術(shù)應(yīng)用分析。

關(guān)鍵詞：圓形料場(chǎng)；堆料機(jī)；配重平衡；油缸選取

中圖分類(lèi)號(hào)：TH22 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

圓形料場(chǎng)橋式刮板混勻堆取料機(jī)，適用于原料的預(yù)均化堆場(chǎng)。占地面積小、可連續(xù)進(jìn)行堆料、取料作用，全自動(dòng)程序控制。是水泥、煤炭等散狀原料理想的均化設(shè)備。該類(lèi)設(shè)備采用連續(xù)人字形堆料和全斷面取料的堆取料工藝，堆料層數(shù)可達(dá)500層以上，是堆取料機(jī)中混勻效果最佳的設(shè)備，目前廣泛應(yīng)用于火電廠(chǎng)、煤炭、化工、水泥廠(chǎng)等多個(gè)領(lǐng)域。 該類(lèi)設(shè)備根據(jù)取料機(jī)回轉(zhuǎn)半徑的不同分為φ60m 、φ80m、 φ90m和φ110m圓形堆取料機(jī)（如圖1所示）。

1 設(shè)備的結(jié)構(gòu)及工作原理

該設(shè)備的主要特點(diǎn)是：堆取料機(jī)采用人字形堆料和全斷面取料的堆取料工藝。堆料機(jī)在PLC程控下，堆料臂往復(fù)回轉(zhuǎn)，同時(shí)在一次往復(fù)回轉(zhuǎn)過(guò)程中完成從上升到下降的周期變幅變速運(yùn)動(dòng)，完成連續(xù)人字形堆料工藝。取料機(jī)通過(guò)運(yùn)行在圓形軌道上的端梁圍繞中心柱在料場(chǎng)內(nèi)運(yùn)行。同時(shí)料耙沿橋梁往復(fù)運(yùn)行實(shí)現(xiàn)全斷面取料，最終通過(guò)刮板輸送系統(tǒng)將物料刮至中柱底部經(jīng)地坑膠帶機(jī)運(yùn)出。

2 堆料機(jī)的配重平衡

總結(jié)堆料臂配重的設(shè)計(jì)結(jié)果，堆料臂平衡后重心點(diǎn)基本位于懸臂上翼緣板附近，目前公司堆料臂配重要求變幅油缸始終受壓，在空載上仰階段臂架整體傾翻力矩最小，滿(mǎn)載下俯時(shí)整體傾翻力矩最大。而圓形煤場(chǎng)堆料臂重心的位置決定了中心柱上方的傾翻力矩等載荷。工作（或靜止）時(shí)重心偏移產(chǎn)生的彎矩越大，中柱的變形就越大。達(dá)到一定程度后，中心柱原有直徑就由于變形量超過(guò)允許值。為了有效降低中心柱直徑，首先需要考慮的是堆料機(jī)運(yùn)行時(shí)重心的偏移情況。在這種優(yōu)化理論下，堆料機(jī)采用空載、滿(mǎn)載重心分別位于中心點(diǎn)兩側(cè)，俯仰堆料機(jī)上仰、下俯以及空載滿(mǎn)載位于中心點(diǎn)兩側(cè)時(shí)整體重心偏移量最小，對(duì)中心柱產(chǎn)生的彎矩最小。中心柱允許的直徑也就越小。由此為機(jī)理，應(yīng)當(dāng)明確兩個(gè)問(wèn)題，一是俯仰堆料機(jī)應(yīng)該優(yōu)先采用拉壓缸，代替使用純壓缸；二是俯仰堆料臂的鉸點(diǎn)中心應(yīng)盡可能靠近懸臂重心點(diǎn)位置。結(jié)合臂架截面高度，在大的傾翻力矩下，轉(zhuǎn)臺(tái)下部需要較大直徑的回轉(zhuǎn)支承。為使堆料機(jī)下部回轉(zhuǎn)支承直徑降低，減小堆料臂產(chǎn)生的傾翻力矩是一個(gè)重要方法。經(jīng)過(guò)幾臺(tái)設(shè)備的有限元計(jì)算中發(fā)現(xiàn)，在堆料臂空載上仰油缸壓力接近于0時(shí)滿(mǎn)載下俯僅有十余噸的壓力，油缸直徑可以明顯縮小，而且重心偏移也不大（如圖2所示），僅在600mm左右，對(duì)于回轉(zhuǎn)支承則可以進(jìn)一步縮小直徑，進(jìn)而中心柱直徑縮小。

3 堆料機(jī)俯仰油缸的選取

在設(shè)計(jì)過(guò)程中始終以一個(gè)最大（或油缸公稱(chēng)壓力）校核油缸長(zhǎng)度，實(shí)際上在油缸處于最大伸長(zhǎng)時(shí)，實(shí)際壓力為最大的壓力的一半左右，有時(shí)會(huì)小很多，但都忽略了這一問(wèn)題；應(yīng)當(dāng)確定是否存在選用大油缸的問(wèn)題。但由于目前還沒(méi)有開(kāi)始計(jì)算油缸受力何時(shí)最大，在一定期間內(nèi)只能按照油缸伸長(zhǎng)最大受力最大狀態(tài)進(jìn)行選型。

4 堆料機(jī)鉸支座

鉸點(diǎn)確定為臂架外部后，鉸支座結(jié)構(gòu)需要調(diào)整，主要是與臂架連接方式即軸承選用，早期圖紙有采用雙列球面輥?zhàn)虞S承的，還有不帶軸承的。關(guān)節(jié)軸承采用較少，但關(guān)節(jié)軸承在斗輪機(jī)中較為常見(jiàn)?？紤]到該處軸承僅在一個(gè)較小的角度范圍內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，最大不超過(guò)±20°，而且轉(zhuǎn)速非常低，一般不超過(guò)0.1r/min，選用球面輥?zhàn)虞S承不合適，采用關(guān)節(jié)軸承是比較合理的。目前選用的關(guān)節(jié)軸承是自潤(rùn)滑的但仍然按照帶潤(rùn)滑的軸承座設(shè)計(jì)，而潤(rùn)滑油孔位置是參考普通軸承設(shè)計(jì)的，對(duì)關(guān)節(jié)軸承并不合適。現(xiàn)在有取消的計(jì)劃。

5 堆料臂的拉桿

由于帶俯仰堆料臂臂長(zhǎng)較長(zhǎng)，考慮撓度變形對(duì)設(shè)備的影響，目前在公司內(nèi)部懸臂前端撓度要求控制在1/300，而臂長(zhǎng)達(dá)到一定程度后，很難保證撓度要求，同時(shí)考慮降低堆料臂整體重量，需要在臂架上方增加拉桿以高整體剛度。對(duì)于圓形料場(chǎng)堆料機(jī)受整體空間結(jié)構(gòu)影響，懸臂上仰到最高角度時(shí)，拉桿不能高過(guò)棧橋支撐點(diǎn)標(biāo)高，這就限制了拉桿尺寸，目前設(shè)計(jì)的拉桿高度一般不超過(guò)4m。當(dāng)堆料臂架過(guò)長(zhǎng)（達(dá)到38m）且頭部再有比較重的一個(gè)伸縮套筒，原有拉桿結(jié)構(gòu)在計(jì)算過(guò)程中無(wú)法通過(guò)，被迫調(diào)整拉桿位置，在試驗(yàn)過(guò)程中，將支桿前移，使之接近于變截面尾端位置，同時(shí)后移后拉桿的臂架鉸點(diǎn)位置，縮小后拉桿與臂架的角度，通過(guò)多次計(jì)算，取得了較好的效果。拉桿受力狀態(tài)明顯改善，截面可以縮小。懸臂架在支桿前部可以顯著降低截面高度和板厚，應(yīng)力狀態(tài)明顯改善，進(jìn)一步改善了拉桿的受力狀態(tài)。支桿也由于受力平衡問(wèn)題，垂直方向載荷明顯降低，可以有效降低截面尺寸和重量，從而降低了成本。

參考文獻(xiàn)

[1] JB/T8894-2005，移動(dòng)式散料連續(xù)搬運(yùn)設(shè)備鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].