組合式原鹽堆坨機(jī)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

李明雷，張德岳，謝振華

(大連鹽化集團(tuán)有限公司，遼寧大連 116309)

1 前言

原鹽從結(jié)晶池用收鹽機(jī)收集后，經(jīng)振動(dòng)脫水篩振動(dòng)脫水，由皮帶輸送機(jī)輸送到運(yùn)鹽小火車，最后用小火車運(yùn)輸?shù)铰短靷}庫堆坨[1]。鹽坨高度約12 m，最大長度120 m，最多存儲30萬t原鹽[2]。原鹽在鹽坨晾曬控鹵后，一部分運(yùn)輸?shù)矫袷雏}廠加工包裝成民食鹽，一部分直接包裝成工業(yè)鹽運(yùn)輸?shù)交S[3]。

為了有效利用鹽坨倉庫面積，提高存儲量，大連鹽化集團(tuán)有限公司開發(fā)制造了組合式堆坨機(jī)。組合式堆坨機(jī)結(jié)構(gòu)與港口、礦山等使用的懸臂堆料機(jī)結(jié)構(gòu)相似[4]。該堆坨機(jī)具有卸鹽、堆坨的功能，主要由卸鹽機(jī)、螺旋輸送機(jī)、斗式提升機(jī)和皮帶輸送機(jī)等構(gòu)成，詳見表1、圖1。設(shè)計(jì)中用SolidWorks進(jìn)行三維建模，進(jìn)行裝配，分析裝配誤差和受力狀況，如圖2所示。由于原鹽具有強(qiáng)烈的腐蝕性，堆坨機(jī)部分設(shè)備使用了316L不銹鋼制造。組合式堆坨機(jī)的工作流程如圖3所示。

表1 堆坨機(jī)主要技術(shù)參數(shù)Tab.1 Technological data of the stacker

圖1 堆坨機(jī)二維布置圖Fig.1 Two-dimensional layout of the stacker

圖2 堆坨機(jī)三維模型Fig.2 Three-dimensional model of the stacker

圖3 原鹽流程圖Fig.3 Flow chart of the stacker

2 螺旋輸送機(jī)

螺旋輸送機(jī)廣泛應(yīng)用于糧食、煤炭、化工、冶金、交通運(yùn)輸業(yè)等行業(yè),輸送各種粉狀、粒狀、小塊狀物料，在輸送過程中也可以完成混合攪拌。螺旋輸送機(jī)分為有軸螺旋輸送機(jī)和無軸螺旋輸送機(jī)兩種型式[5]。有軸螺旋輸送機(jī)由螺桿、U型料槽、蓋板、進(jìn)料口、出料口和驅(qū)動(dòng)裝置組成。而無軸螺旋輸送機(jī)則將螺桿改為無軸螺旋，并在U型槽內(nèi)裝置可換襯體，結(jié)構(gòu)簡單，物料由進(jìn)料口輸入經(jīng)螺旋推動(dòng)后由出料口輸出，整個(gè)傳輸過程可在一個(gè)密封的槽中進(jìn)行[6]。平常所指的螺旋輸送機(jī)是指有軸型式的螺旋輸送機(jī)。螺旋葉片大多是由厚 4 mm～8 mm 的薄鋼板沖壓而成的，然后互相焊接或鉚接到軸上。

該堆坨機(jī)有四臺有軸螺旋輸送機(jī)，是用于將由卸鹽機(jī)卸下的原鹽輸送到斗式提升機(jī)底部。螺旋輸送機(jī)主要由輸送螺旋、輸送槽體、槽蓋和螺旋輸送減速電機(jī)等構(gòu)成，如圖4所示。由于輸送螺旋的長度達(dá)到4.5 m，需用無縫鋼管和螺旋葉片焊接而成，難以加工成一根，只能分為兩段，用中間節(jié)連接。頭節(jié)前部裝有止推軸承，用于承受輸送物料時(shí)產(chǎn)生的軸向力。尾節(jié)后部裝有滾動(dòng)軸承和底座，用以支撐螺旋和補(bǔ)償螺旋長度的誤差。輸送槽體用5 mm厚的鋼板焊接而成，材質(zhì)是不銹鋼316L。蓋板用45號圓鋼焊接成網(wǎng)格狀，作為進(jìn)料口。出料口設(shè)在機(jī)殼法蘭連接處。螺旋機(jī)安裝時(shí)應(yīng)從頭部開始,按順序進(jìn)行，用鋼絲或激光調(diào)整直線度。

圖4 螺旋輸送機(jī)三維模型Fig.4 Three-dimensional model of the screw conveyor

螺旋輸送機(jī)初步選用螺旋直徑是300 mm，單臺產(chǎn)量60 t/h。根據(jù)以上條件計(jì)算出螺旋轉(zhuǎn)速80 r/min，電機(jī)功率11 kW。因此，選用TR98-Y11-4P-18.24型號的減速電機(jī)。該電機(jī)能耗低，性能優(yōu)越，減速機(jī)效率高達(dá)95%以上。振動(dòng)小，噪音低，節(jié)能高。減速機(jī)選用優(yōu)質(zhì)鍛鋼材料，鋼性鑄鐵箱體，齒輪表面經(jīng)過高頻熱處理。

3 斗式提升機(jī)

斗式提升機(jī)在帶或鏈等撓性牽引構(gòu)件上，每隔一定間隔安裝若干個(gè)料斗連續(xù)向上輸送物料，廣泛用于垂直輸送各種散狀物料。斗式提升機(jī)分為TD 型帶式斗式提升機(jī)、TH 型環(huán)鏈斗式提升機(jī)和TB 型板鏈斗式提升機(jī)斗式[7]。提升機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，占地面積小，故障率低，安全密封，污染小，提升高度大。斗式提升機(jī)設(shè)計(jì)的主要參數(shù)有粒度、松散密度、溫度、濕度、粘度、磨琢性、實(shí)際輸送量、提升高度等[8]。

由于原鹽密度較大，輸送量大，該堆坨機(jī)選用了四臺TH 型環(huán)鏈斗式提升機(jī)。該輸送機(jī)采用重力式卸載方式，斗速較慢，提升高度約在4 m～4.5 m范圍內(nèi)，輸送量為50 m3/h～55 m3/h。斗式提升機(jī)的底部與螺旋輸送機(jī)相連，其作用是將螺旋輸送機(jī)輸送過來的原鹽通過刮斗，提升到頂部通過卸料口撒在水平輸送機(jī)的皮帶上。

斗式提升機(jī)主要由提升機(jī)框架、刮斗、鏈條、主動(dòng)滑輪、調(diào)整滑輪、卸鹽槽和驅(qū)動(dòng)減速機(jī)等構(gòu)成。提升機(jī)框架分為五段，每段用7號不銹鋼等邊角鋼焊接，然后用不銹鋼螺栓連接在一起。料斗是用厚度5 mm 的鋼板焊接而成的，為了減少料斗邊唇的磨損，在料斗邊唇外焊上一條附加的斗邊，通過鏈條鏈接在一起。鏈條采用鍛造鏈環(huán)，具有很高的機(jī)械強(qiáng)度，提升量大，傳動(dòng)效率高。主動(dòng)滑輪材質(zhì)為鑄鋼，通過傳動(dòng)軸與驅(qū)動(dòng)減速電機(jī)連接，將裝有鹽的刮斗從提升機(jī)的底部提到頂部，并將鹽卸下后重新回到底部刮鹽。調(diào)整滑輪位于機(jī)殼下部，設(shè)有用于調(diào)整鏈條的長度的螺旋式張緊裝置，保證刮斗和鏈條在提升過程中不脫出滑輪。卸鹽槽由3 mm厚的316L不銹鋼的板材焊接而成，耐腐性強(qiáng)。

斗式提升機(jī)的設(shè)計(jì)輸送能力跟單臺螺旋輸送機(jī)一樣是60 t/h。初步設(shè)計(jì)料斗有效容量8 L，斗速1.2 m/s，每六節(jié)鏈條掛一個(gè)斗，斗距離是250 mm。按照以上條件計(jì)算后，選用減速電機(jī)型號是TR108-11-34.84。

4 水平輸送機(jī)

帶式輸送機(jī)以膠帶兼作牽引機(jī)構(gòu)和承載機(jī)構(gòu)的連續(xù)運(yùn)輸機(jī)械，極個(gè)別的帶式輸送機(jī)(如鋼絲繩牽引帶式輸送機(jī))只作為承載機(jī)構(gòu)。由于其結(jié)構(gòu)簡單、能耗低、工作阻力小、貨載的破碎性小、耗電量低、管理維護(hù)方便等許多優(yōu)點(diǎn)，在連續(xù)裝載條件下可實(shí)現(xiàn)連續(xù)運(yùn)輸，在國內(nèi)各行業(yè)應(yīng)用廣泛[9]。帶式輸送機(jī)有固定式帶式輸送機(jī)，可伸縮帶式輸送機(jī)，移動(dòng)帶式輸送機(jī)，氣墊帶式輸送機(jī)等結(jié)構(gòu)形式[10]。

堆坨機(jī)選用固定水平帶式輸送機(jī)一臺，用于接收斗式提升機(jī)提上的鹽，然后輸送到懸臂輸送機(jī)上。帶式輸送機(jī)主要由機(jī)架、輸送帶、托輥、拉緊裝置、清掃裝置、制動(dòng)裝置等部分組成。機(jī)架長度12 400 mm，寬度1 180 mm，用8號等邊角鋼焊接而成。輸送帶寬度800 mm，用無毒材質(zhì)加工而成。上托輥采用槽型上托輥，因此輸送帶也成槽型，保證原鹽不會從輸送帶掉出。拉緊裝置位于輸送機(jī)的尾部，保證輸送帶有足夠的張力，能使?jié)L筒與輸送帶之間產(chǎn)生必須的摩擦力，防止輸送帶打滑。清掃裝置位于輸送機(jī)頭部，為彈簧結(jié)構(gòu)，用于清掃粘結(jié)在輸送帶表面的物料，可提高輸送帶的壽命和保證輸送帶的正常工作。制動(dòng)裝置是用減速電機(jī)帶動(dòng)主動(dòng)輥工作，位于輸送機(jī)中部。

水平皮帶輸送機(jī)的輸送量240 t/h，初步選擇皮帶寬度800 mm，查表選皮帶速度1.2 m/s。計(jì)算后，選用減速電機(jī)型號R87-5.5-4P-23.4。

5 斜式輸送機(jī)

堆坨機(jī)選用傾斜式懸臂皮帶輸送機(jī)一臺，用于將從水平輸送機(jī)輸送過來的鹽輸送到鹽坨。其主要由懸臂臂架、輸送帶、托輥、主動(dòng)輥和驅(qū)動(dòng)減速電機(jī)構(gòu)成。懸臂臂架寬度1 200 mm，長度28 000 mm，由80×8的等邊角鋼焊接成衍架結(jié)構(gòu)，各部件布置在其上。輸送帶安裝在懸臂桁架內(nèi)部，帶寬800 mm，用無毒材質(zhì)加工而成。托輥采用槽型上托輥，輸送帶也成槽型，保證從水平輸送機(jī)卸下的鹽不會掉出輸送帶。主動(dòng)輥通過傳動(dòng)軸和驅(qū)動(dòng)減速電機(jī)相連。

設(shè)計(jì)要求懸臂輸送機(jī)輸送量240 t/h，選擇皮帶寬度800 mm，皮帶速度1.2 m/s?，F(xiàn)場實(shí)地勘測后，根據(jù)鹽坨高度12 m，鹽的物料堆積角25 °，計(jì)算得懸臂臂架長度28 000 mm。根據(jù)以上條件計(jì)算后，選擇減速電機(jī)型號R107-15-4P-22.34。

6 結(jié)論

多種輸送機(jī)組合成的堆坨機(jī)可達(dá)到較高的鹽廩，提高了堆鹽場的利用率,為原鹽入坨提供了經(jīng)驗(yàn)。堆坨機(jī)中與原鹽接觸的部件均使用不銹鋼材料制造，延長了設(shè)備的使用壽命，同時(shí)比整臺設(shè)備使用不銹鋼節(jié)約成本。