帶式輸送機優(yōu)化設(shè)計應用與案例分析

鄔磊

摘要：文章就膠帶機產(chǎn)品結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計案例與應用做了具體分析。相較于傳統(tǒng)膠帶機設(shè)計方案，優(yōu)化設(shè)計更能體現(xiàn)膠帶機設(shè)計的先進科技理念，實現(xiàn)膠帶機模塊化設(shè)計與互換性

關(guān)鍵詞：帶式輸送機;優(yōu)化設(shè)計;應用與分析;案例分析

產(chǎn)品的設(shè)計過程本身就包含優(yōu)化的概念。作為一項設(shè)計，不僅要求方案可行、合理，而且應該是某些指標達到最優(yōu)的理想方案。優(yōu)化設(shè)計在機械設(shè)計中的應用，既可以使方案在規(guī)定的設(shè)計要求下達到某些優(yōu)化結(jié)果，又不必耗費過多的工作量。因此，產(chǎn)品設(shè)計、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)工藝等的優(yōu)化已經(jīng)成為市場競爭的一種手段。

案例分析一：卸載架體優(yōu)化設(shè)計;

按照以往的設(shè)計思路，卸載部由鋼結(jié)構(gòu)卸載架體、滾筒、清掃器、護網(wǎng)主要結(jié)構(gòu)件組成。按照傳統(tǒng)的設(shè)計思路，卸載架通常由左側(cè)架、右側(cè)架及連接橫梁采用螺栓連接組成。但卸載部滾筒往往需要向前延伸一定距離來滿足卸料、落料及膠帶機搭接等特殊要求。因此設(shè)計卸載架時就需要在角型架的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上增加安裝滾筒的加長座。滾筒及清掃器安裝于加長座上，滿足卸載部使用需求。

但是這種設(shè)計結(jié)構(gòu)也存在一些弊端和不足：其一、側(cè)架全部采用焊接結(jié)構(gòu)，單一側(cè)架過于笨重;在其制造的過程中增加工人的勞動強度，而且搬運困難;其二、由于傳統(tǒng)形式的卸載架外形尺寸大、重量大，造成井下運輸與安裝不便，對井下安裝空間要求較高;其三、運用這種結(jié)構(gòu)形式的設(shè)計，卸載架的重心相對向滾筒安裝側(cè)偏移，在沒有安裝地腳螺栓的情況下，卸載架有側(cè)翻的可能性，因此在其庫存存放時有一定的危險性。由于上述傳統(tǒng)式卸載架所存在的弊端及不足，有必要對其進行優(yōu)化設(shè)計。

目前，卸載部設(shè)計方案多采用分體式設(shè)計，將原有卸載架進行拆分多個相對獨立的單元，各單元之間運用螺栓相連接形成一個完整的卸載架（圖一）。從設(shè)計角度講，這種優(yōu)化設(shè)計方案能夠簡化設(shè)計，可以將膠帶機模塊化設(shè)計思路應用其中。拋棄原有卸載滾筒軸承外置式方案，運用現(xiàn)有內(nèi)置式滾筒搭配滾筒座可實現(xiàn)膠帶機滾筒的互換使用，提高滾筒的使用率及降低膠帶機成本，提升帶式輸送機的經(jīng)濟性。從制造角度講，這種分體式設(shè)計可以大大降低鋼結(jié)構(gòu)架的焊接難度。傳統(tǒng)卸載架基本上是由大量鋼板組焊而成，工人勞動強度大，而且整體焊接使得焊接變形、及焊接應力不可控。分體式設(shè)計中如斜撐梁及立柱均可采用型鋼進行焊接，單個結(jié)構(gòu)件重量遠小于整體側(cè)架的重量，方便搬運與安裝，在井下的后續(xù)使用中也變得非常便利。即使在膠帶機全生命周期中，卸載架某一部位出現(xiàn)了銹蝕與損壞也可以方便更換與維修，為膠帶機使用方節(jié)約資金與時間。這種分體式優(yōu)化設(shè)計充分利用了膠帶機的模塊化設(shè)計理念，使得卸載部最大限度的滿足了互換使用的要求。

案例分析二：膠帶機H架優(yōu)化設(shè)計;

“H”型下托輥架是膠帶機中間架單元的重要組成部分。如果一部膠帶機結(jié)構(gòu)復雜，帶面走向不規(guī)則就需要用到大量的非標“H”架對膠帶機高度進行調(diào)整。按照傳統(tǒng)設(shè)計，參照整機的設(shè)計布局方案逐個單獨設(shè)計“H”架，通過改變架體高度實現(xiàn)膠帶機高低段及變坡點的過渡。就設(shè)計而言，設(shè)計任務(wù)相對冗繁產(chǎn)品開發(fā)效率低，產(chǎn)品模塊化缺失。生產(chǎn)制造方面，“H”架是依據(jù)設(shè)計高度單架制造，不利于工廠批量生產(chǎn)，而且成本不好控制。井下安裝膠帶機過渡段時，“H”架應按照其高度依次遞增或遞減安裝，遇到變坡點時安裝難度提高、容錯率低不利于膠帶機快速安裝;按照以往設(shè)計，“H”架支腿均采用槽鋼，為滿足強度要求，槽鋼選型較大，“H”架整體重量大不利于井下搬運，工人勞動強度大。

相對于常規(guī)固定、可伸縮帶式輸送機所使用的普通碳鋼“H”架，通過優(yōu)化設(shè)計，新型“H”架具有可實現(xiàn)高度可調(diào)、產(chǎn)品設(shè)計制造模塊化、重復利用率高、輕便簡潔等特性。

新型可調(diào)“H”架在原有設(shè)計基礎(chǔ)上增加了可調(diào)節(jié)支腿與支撐底座（見圖二），運用這種結(jié)構(gòu)設(shè)計可以大幅減少膠帶機非標“H”架的設(shè)計與使用，徹底克服了膠帶機非標“H”架難以重復利用的問題。從設(shè)計思路上與工業(yè)模塊化的設(shè)計理念完美契合，將原有設(shè)計拆分為多個獨立的設(shè)計模塊，簡化設(shè)計，在其設(shè)計基礎(chǔ)上可衍生多個產(chǎn)品系列，于產(chǎn)品創(chuàng)新、更新?lián)Q代有大幅提升。調(diào)高方式革命性變革。摒棄過去“一架一高度”，按圖紙順序安裝的方式?，F(xiàn)有架體通過調(diào)整“H”架與調(diào)高支腿的連接高度，從而實現(xiàn)膠帶機過渡段及變坡點“H”架的標準化設(shè)計，實現(xiàn)膠帶機快速安裝、大幅節(jié)約煤炭生產(chǎn)前期準備時間。輕量化，膠帶機整體重量降低。架體全部采用新型不銹鋼材質(zhì)，不銹鋼屈服強度可達460MPa，對比普通碳鋼強度提升近30%。在強度不低于原有的情況下，截面面積有效降低相比同類整體降重可達40%，單人即可搬運，產(chǎn)生的經(jīng)濟效益及人文意義巨大。耐腐蝕性及表面處理：舊式鋼結(jié)構(gòu)為表面噴砂后涂漆，遇井下腐蝕性液體侵蝕后銹蝕嚴重，影響使用壽命。采用不銹鋼后，耐腐蝕能力大幅提高，壽命折算經(jīng)濟效益有所提高，且可免去噴砂涂漆這一環(huán)節(jié)，具有一定的環(huán)保意義?？纱笈恐圃?。對于工廠節(jié)約成本，節(jié)能減排，提高生產(chǎn)效率，降低工人勞動強度，提升經(jīng)濟效益有重要意義。

總結(jié)：利用膠帶機優(yōu)化設(shè)計的技術(shù)手段使得膠帶機產(chǎn)品也可實現(xiàn)工業(yè)產(chǎn)品模塊化。隨著更多新科技、新技術(shù)的發(fā)明與創(chuàng)造，膠帶機也向著智能化、無人化的方向邁進。

參考文獻：

[1]白順清.機械優(yōu)化設(shè)計[M].機械工業(yè)出版社.2017.