粉狀物料皮帶輸送機(jī)回轉(zhuǎn)式取樣機(jī)的研制

楊建中

（云南錫業(yè)股份有限公司鉛業(yè)分公司，云南個(gè)舊 661017）

粉狀物料皮帶輸送機(jī)回轉(zhuǎn)式取樣機(jī)的研制

楊建中

（云南錫業(yè)股份有限公司鉛業(yè)分公司，云南個(gè)舊 661017）

闡述了粉狀物料皮帶輸送機(jī)回轉(zhuǎn)式取樣機(jī)的研制，通過(guò)對(duì)皮帶輸送機(jī)輸送物料的卸料軌跡的分析計(jì)算,確定回轉(zhuǎn)式取樣機(jī)主要參數(shù)：取樣回轉(zhuǎn)中心、取樣條回轉(zhuǎn)半徑、取樣軸轉(zhuǎn)速,實(shí)現(xiàn)皮帶輸送機(jī)回轉(zhuǎn)式取樣機(jī)取樣的公平、公正、合理。

粉狀物料;皮帶輸送機(jī);卸料軌跡;回轉(zhuǎn)式取樣機(jī);運(yùn)動(dòng)參數(shù)

取樣是冶煉企業(yè)一個(gè)比較重要的問(wèn)題，它的公平、公正、合理性一直受到各廠礦以及供需雙方的密切關(guān)注。進(jìn)出廠的原料和產(chǎn)品取樣的準(zhǔn)確性直接影響到企業(yè)的信譽(yù),也會(huì)影響到企業(yè)的生產(chǎn)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)和經(jīng)濟(jì)效益。以往采用的人工取樣由于受時(shí)間、場(chǎng)地、物料均勻性及人員素質(zhì)等客觀條件的限制，避免不了摻假、換料等行為，取樣的代表性和準(zhǔn)確性也會(huì)引起爭(zhēng)議。為杜絕此類事件的發(fā)生，云錫鉛業(yè)公司對(duì)進(jìn)礦系統(tǒng)進(jìn)行了改造，研制了回轉(zhuǎn)式取樣機(jī)，安裝在進(jìn)礦皮帶卸料端，用閉路電視進(jìn)行監(jiān)視，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)物料的全程自動(dòng)取樣縮分，取樣準(zhǔn)確、有代表性，不僅節(jié)省了大量的取樣人工費(fèi)，還避免了由于供需雙方直接接觸取樣過(guò)程所引起的各種矛盾和糾紛。

1 系統(tǒng)工藝流程及取樣機(jī)的原理

1.1 進(jìn)礦系統(tǒng)的工藝流程

圖1 取樣機(jī)原理

進(jìn)廠的精礦首先被卸入一個(gè)原礦漏斗，然后經(jīng)由原礦漏斗送入一條進(jìn)礦皮帶輸送機(jī)，由進(jìn)料皮帶卸入分料皮帶輸送機(jī)后，送入各個(gè)礦倉(cāng)。在進(jìn)料皮帶將精礦卸入分料皮帶輸送機(jī)的過(guò)程中，加裝一個(gè)回轉(zhuǎn)式取樣機(jī)，對(duì)皮帶上的礦進(jìn)行全截面均勻取樣，取到的樣品通過(guò)縮分器縮分后，由取樣人員進(jìn)行分樣、送檢。

1.2 回轉(zhuǎn)式取樣機(jī)的原理

回轉(zhuǎn)式取樣機(jī)由取樣轉(zhuǎn)軸、取樣條、軸承座、皮帶輸送機(jī)傳動(dòng)滾輪、小鏈輪、大鏈輪、縮分器、料樣斗等組成，如圖1。

安裝時(shí)，將進(jìn)礦皮帶輸送機(jī)頭部滾筒一端的軸加長(zhǎng)，在加長(zhǎng)的軸端加裝一個(gè)小鏈輪，通過(guò)鏈傳動(dòng)帶動(dòng)回轉(zhuǎn)式取樣機(jī)的軸旋轉(zhuǎn)。在取樣軸上裝有兩組取樣條，取樣條互為180°，當(dāng)皮帶輸送機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)回轉(zhuǎn)式取樣機(jī)隨之旋轉(zhuǎn)，取樣條均勻不斷地截取精礦，并送到縮分斗里進(jìn)行縮分。

2 精礦卸料軌跡的分析計(jì)算

回轉(zhuǎn)式取樣機(jī)的運(yùn)動(dòng)參數(shù)包括：取樣轉(zhuǎn)軸回轉(zhuǎn)中心、回轉(zhuǎn)半徑、轉(zhuǎn)速。這些參數(shù)都與皮帶輸送機(jī)的帶速、滾筒直徑，特別是皮帶頭部卸料軌跡與物料的重力有關(guān)。因此，首先進(jìn)行精礦卸料軌跡的分析計(jì)算。

2.1 皮帶的運(yùn)動(dòng)速度

皮帶輸送機(jī)為TD75型，帶寬B=500，電機(jī)型號(hào)Y100L2-4，轉(zhuǎn)速1 420 r/min,減速機(jī)速比i=37.15,頭部滾筒的直徑D=500 mm。皮帶輸送機(jī)水平皮帶傾角β=0°，皮帶的帶速為V：

2.2 進(jìn)礦皮帶頭部卸料軌跡的分析計(jì)算

要使取樣條取到合格的樣品，符合取樣規(guī)范，必須讓取樣條與下落的精礦全截面切割，而又不與皮帶及頭部滾筒發(fā)生摩擦和碰撞，因而最關(guān)鍵的是要進(jìn)行進(jìn)礦皮帶頭部卸料軌跡的分析計(jì)算（不考慮皮帶厚度及空氣的影響）。如圖2所示，進(jìn)礦皮帶與精礦在滾筒上作圓周運(yùn)動(dòng)，其向心力為重力的分力F= mgcosα。當(dāng)≥1時(shí)，物料將在輸送帶與滾筒相切的起始點(diǎn)離開(kāi)輸送帶；當(dāng)≤1時(shí)，物料將隨滾筒走過(guò)一個(gè)α，其向心力不能滿足其作圓周運(yùn)動(dòng)，物料以一個(gè)α角向下作斜拋運(yùn)動(dòng)，以此時(shí)為原點(diǎn)建立直角坐標(biāo)系。m為精礦質(zhì)量；V為皮帶速度，1 m/s；g為重力加速度，g=9.8 m/s2；D為頭部滾筒的直徑,D=500 mm；β為皮帶輸送機(jī)傾角，β=0°。

當(dāng)精礦作圓周運(yùn)動(dòng)時(shí),根據(jù)向心力公式[1]：

所以，當(dāng)精礦在滾筒上轉(zhuǎn)動(dòng)65.93°，向下作斜拋運(yùn)動(dòng)，此時(shí)：

此即為精礦下料的運(yùn)動(dòng)軌跡。根據(jù)y=－2.23x-12x2,經(jīng)計(jì)算可得到卸料軌跡計(jì)算坐標(biāo)值(表1)，并依此畫(huà)出精礦的卸料軌跡曲線，如圖2：

表1 卸料軌跡計(jì)算坐標(biāo)值 m

圖2 皮帶輸送機(jī)卸料軌跡

3 取樣運(yùn)動(dòng)參數(shù)的確定

3.1 取樣轉(zhuǎn)軸回轉(zhuǎn)中心的確定

為了使交礦人員能看清回轉(zhuǎn)式取樣機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)情況，將取樣轉(zhuǎn)軸回轉(zhuǎn)中心的高度定為高于皮帶頭部滾筒的回轉(zhuǎn)中心50 mm。為使取樣機(jī)所取的樣品能進(jìn)入縮分斗，故取回轉(zhuǎn)式取樣轉(zhuǎn)軸回轉(zhuǎn)中心與滾筒回轉(zhuǎn)中心的水平距離為565 mm。

3.2 取樣條回轉(zhuǎn)半徑的確定

取樣轉(zhuǎn)軸的回轉(zhuǎn)中心確定后,頭部滾筒回轉(zhuǎn)中心與取樣轉(zhuǎn)軸回轉(zhuǎn)中心的距離為：

為了使取樣條在工作時(shí)不與皮帶摩擦,設(shè)皮帶與取樣條的安全距離為△，且△≥5 mm。所以取樣條的回轉(zhuǎn)半徑R≤OO1-1/2D-皮帶的厚度-△。取△=8 mm,皮帶厚度8 mm,則有R≤301 mm，取R=300 mm。

由圖3可看出,取樣條的回轉(zhuǎn)半徑為300 mm時(shí),取樣條能夠全截面地與精礦斷面相切割，符合取樣的原理和規(guī)范。在安裝時(shí)，將取樣轉(zhuǎn)軸的支座做成活動(dòng)的，這樣可調(diào)整取樣條與皮帶的距離。

圖3 取樣條回轉(zhuǎn)半徑

3.3 取樣轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速的確定

考慮到取樣的規(guī)范頻次、安裝位置、適用范圍,選取了傳動(dòng)比為i1=2d的鏈傳動(dòng)，則取樣軸的轉(zhuǎn)速：

則取樣條每分鐘取樣的次數(shù)為：14.6×2=29.2次/ min。這是人工取樣無(wú)法達(dá)到的頻次。根據(jù)GB14262-2010《散裝浮選鉛精礦取樣、制樣方法》中規(guī)定5.5.1系統(tǒng)取樣法[2]，在一檢驗(yàn)批散裝鉛精礦的裝卸或計(jì)量的移動(dòng)過(guò)程中，按一定的質(zhì)量或時(shí)間間隔采取份樣。取樣的間隔應(yīng)按下式計(jì)算:

式中：T為取樣的間隔時(shí)間，t;N1為檢驗(yàn)批質(zhì)量，t;n為表1規(guī)定的份樣數(shù)；G為每小時(shí)裝卸量，t/h。

根據(jù)，國(guó)標(biāo)GB14262-2010中表1可以看出：當(dāng)檢驗(yàn)批量N1小,份樣數(shù)n大時(shí)，間隔時(shí)間T最小。對(duì)于該回轉(zhuǎn)式取樣機(jī)，N1選取70 t;n選取76；G選取100 t/h，計(jì)算出取樣的間隔時(shí)間：

T取1.5即可滿足要求,即取樣頻次為1.5次/ min，而皮帶運(yùn)輸機(jī)回轉(zhuǎn)式取樣機(jī)的允許頻次達(dá)29.2次/min，因此還可以增加取樣條的數(shù)量以成倍增加取樣頻次。這充分顯示了皮帶運(yùn)輸機(jī)回轉(zhuǎn)式取樣機(jī)的優(yōu)越性，經(jīng)縮分器縮分后，多余的料樣直接返回皮帶輸送機(jī)的料流。

4 改造結(jié)果

實(shí)踐證明，該皮帶運(yùn)輸機(jī)回轉(zhuǎn)式取樣機(jī)科學(xué)、適用、造價(jià)低，觀察、監(jiān)測(cè)效果好,自2000年第1臺(tái)安裝至今，運(yùn)行效果良好，目前已被引用到多家公司。

經(jīng)專利檢索查新，無(wú)同類技術(shù)的取樣機(jī)，類似較好的取樣機(jī)有：1）從皮帶摩擦取得動(dòng)力帶動(dòng)取樣機(jī)，摩擦傳動(dòng)不可靠，同時(shí)易損傷皮帶。2）電機(jī)減速帶動(dòng)取樣機(jī)，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高，還存在皮帶傳動(dòng)和取樣機(jī)不易實(shí)現(xiàn)同步的缺陷，存在人為控制的因素（如精礦品位高時(shí)開(kāi)，精礦品位低時(shí)不開(kāi)或停開(kāi)）?？紤]到皮帶運(yùn)輸機(jī)回轉(zhuǎn)式取樣機(jī)結(jié)構(gòu)并不復(fù)雜，但構(gòu)思巧妙，無(wú)人操作，經(jīng)濟(jì)適用，且公平、公正、合理，令人信服，目前已在申報(bào)專利。綜上，該設(shè)備適宜推廣應(yīng)用于埋刮板機(jī)、螺旋輸送機(jī)等需取樣的設(shè)備上，在采礦、選礦、化工等需要計(jì)量取樣的行業(yè)，特別是危險(xiǎn)行業(yè)、危險(xiǎn)操作點(diǎn)更值得推廣。

[1] 《運(yùn)輸機(jī)械設(shè)計(jì)選用手冊(cè)》編輯委員會(huì).運(yùn)輸機(jī)械設(shè)計(jì)選用手冊(cè)：上冊(cè)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1999：8-9.

[2]GB14262-2010,散裝浮選鉛精礦取樣、制樣方法[S].

Development of Rotary Sampler for Powdery Material Belt Conveyor

YANG Jianzhong

(Lead Branch Office of Yunnan Tin Company Limited,Gejiu,Yunnan 661017,China)

The paper describes the development of rotary sampler for powdery material belt conveyor;discharging path of materials is analyzed and calculated in belt conveyor to determine main parameters of rotary sampler,such as rotary center,rotary radius,rotate speed of sampling shaft,by which sampling of rotary sampler can be fair,equitable and reasonable.

powdery material;belt conveyor;discharging path;rotary sampler;motion parameters

TH222

B

1004-4345(2015)02-0039-03

2014-12-16

楊建中（1965—），男，高級(jí)工程師，從事技術(shù)、經(jīng)營(yíng)管理工作。