多流程皮帶機(jī)高精度提升型導(dǎo)料槽設(shè)計(jì)

張 程

秦皇島港股份有限公司第九港務(wù)分公司

1 引言

某煤炭碼頭取裝線皮帶機(jī)的導(dǎo)料槽系統(tǒng)主要集中在BJ線上，BJ皮帶機(jī)是取裝作業(yè)的中轉(zhuǎn)皮帶機(jī)，上接5條BQ線，下轉(zhuǎn)4條BM線，作業(yè)工況較為復(fù)雜(見(jiàn)圖1)。每條BJ皮帶機(jī)上分布著5個(gè)落料點(diǎn)，由伸縮頭對(duì)位，由于設(shè)計(jì)缺陷，BJ導(dǎo)料槽存在著以下缺點(diǎn)：灑落煤嚴(yán)重；結(jié)構(gòu)下沉，擋皮安裝困難；密封較差，揚(yáng)塵灑落；軟性擋皮不耐磨，更換頻繁。

圖1 皮帶機(jī)布置圖

通過(guò)對(duì)問(wèn)題溯源分析發(fā)現(xiàn)：在異線配煤大流量作業(yè)時(shí)，同一條皮帶上會(huì)有2個(gè)作業(yè)導(dǎo)料槽，同時(shí)皮帶還將經(jīng)過(guò)3個(gè)非作業(yè)導(dǎo)料槽。此時(shí)，煤流會(huì)與導(dǎo)料槽邊緣的擋皮發(fā)生刮碰而灑出，不但加速了擋皮磨損，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)導(dǎo)致?lián)跗に蓜?dòng)掉落，引發(fā)設(shè)備故障。

針對(duì)此問(wèn)題，提出解決方案：恢復(fù)導(dǎo)料槽提升功能，在非作業(yè)流程時(shí)，將導(dǎo)料槽提升至不與皮帶接觸的位置，解決灑落煤?jiǎn)栴}，同時(shí)降低密封擋皮磨損率與設(shè)備故障率。

2 高精度提升型導(dǎo)料槽設(shè)計(jì)

2.1 可行性分析

BJ導(dǎo)料槽在設(shè)計(jì)時(shí)具備提升功能，原導(dǎo)料槽4角有4根電動(dòng)推桿頂升導(dǎo)料槽，為方便更換擋皮維修，只有手動(dòng)功能，無(wú)法實(shí)現(xiàn)隨流程自動(dòng)升降。

但原設(shè)計(jì)無(wú)法實(shí)現(xiàn)4角同步升降，導(dǎo)料槽經(jīng)?？诎肟?，因此，自投產(chǎn)起，電動(dòng)推桿提升功能就被廢除。

多執(zhí)行機(jī)構(gòu)的同步運(yùn)行在液壓系統(tǒng)中應(yīng)用比較成熟，為此，使用液壓系統(tǒng)為新的提升動(dòng)力系統(tǒng)，并以此為基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)整套液壓系統(tǒng)。

2.2 液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算

2.2.1 油缸選型與計(jì)算

導(dǎo)料槽總重量為4 428 kg，平均分配到4角油缸上，每根油缸承重為1 107 kg，中低壓液壓系統(tǒng)就可以滿(mǎn)足頂升需求。初步選定的油缸內(nèi)外徑尺寸為36 mm和63 mm，計(jì)算油缸無(wú)桿腔壓力約為3.6 MPa?？紤]液壓管路壓力損失及積煤等因素，確定系統(tǒng)壓力為4 MPa。

提升高度約150 mm，根據(jù)設(shè)計(jì)手冊(cè)，油缸的行程要在250 mm以上，安裝高度應(yīng)該大于900 mm，油缸上下鉸點(diǎn)的距離范圍應(yīng)在650～1 150 mm之間，以此條件，結(jié)合現(xiàn)有備件，最終選定油缸型號(hào)為36/63-380。

2.2.2 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)

每個(gè)轉(zhuǎn)接塔安裝1臺(tái)液壓站，單個(gè)轉(zhuǎn)接塔有4個(gè)導(dǎo)料槽，每個(gè)導(dǎo)料槽需4根油缸來(lái)支撐，則每個(gè)液壓站的執(zhí)行機(jī)構(gòu)數(shù)量為16，對(duì)應(yīng)的換向閥數(shù)量為4。

導(dǎo)料槽提升動(dòng)作的時(shí)間t為10 s左右，總提升行程S=100 mm，計(jì)算單缸的瞬時(shí)流量為：

(1)

式中，R為油缸內(nèi)徑。由于作業(yè)流程規(guī)則，同一個(gè)轉(zhuǎn)接塔的導(dǎo)料槽不會(huì)出現(xiàn)同時(shí)提升的情況，因此，依據(jù)單個(gè)導(dǎo)料槽提升需求計(jì)算系統(tǒng)所需的最大流量為：

Qmax=4Q≈7.6 L/min

(2)

故選用液壓泵型號(hào)為丹尼遜SDV10，流量8.5 L/min，系統(tǒng)所用電磁閥最大流量60 L/min，均滿(mǎn)足使用要求。

2.2.3 同步性實(shí)現(xiàn)方案

為保證4臺(tái)油缸動(dòng)作的同步性，設(shè)計(jì)了4條同步液壓馬達(dá)構(gòu)成的速度同步回路，采用4個(gè)軸剛性連接的等排量雙向液壓馬達(dá)作為流量分流裝置。當(dāng)某一路電磁閥處于工作狀態(tài)時(shí)，液壓泵輸出的壓力油進(jìn)入等排量的4個(gè)雙向液壓馬達(dá)，然后進(jìn)入油缸下腔，4個(gè)油缸同步上升。系統(tǒng)原理圖見(jiàn)圖2。同步馬達(dá)的型號(hào)為UD 4.5/4TV，此同步馬達(dá)單片排量為4.5 mL，并帶有超壓保護(hù)和補(bǔ)油功能。

圖2 同步提升液壓控制回路

2.3 軟硬限位保護(hù)

對(duì)導(dǎo)料槽提升和下降的限位，將原有的機(jī)械開(kāi)關(guān)更換為電氣接近開(kāi)關(guān)。接近開(kāi)關(guān)無(wú)需與運(yùn)動(dòng)部件進(jìn)行接觸，具有動(dòng)作可靠、性能穩(wěn)定、頻率響應(yīng)快、應(yīng)用壽命長(zhǎng)、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，并具有防水、防震、耐腐蝕等特點(diǎn)。

為提升系統(tǒng)可靠性，在電氣限位之外，又增加了一層可調(diào)機(jī)械硬限位，結(jié)合液壓溢流閥使用。當(dāng)上升或下降超過(guò)預(yù)定范圍觸碰硬限位時(shí)，溢流閥超壓溢流，液壓系統(tǒng)卸荷，動(dòng)作停止。實(shí)際安裝時(shí)，硬限位的范圍比軟限位稍大，正常情況下硬限位不起作用，軟限位失效時(shí)，硬限位作為系統(tǒng)的最后保護(hù)。

2.4 導(dǎo)料槽密封改造

原有導(dǎo)料槽與皮帶的接觸面采用軟性擋皮密封，這種形式密封差、強(qiáng)度低、不耐磨，且當(dāng)升起的導(dǎo)料槽下降時(shí)，軟性擋皮無(wú)法自動(dòng)回位，會(huì)導(dǎo)致偏移、堆積等問(wèn)題。因此，需要對(duì)導(dǎo)料槽密封機(jī)構(gòu)進(jìn)行改造。

使用雙層防溢裙板替換原有的導(dǎo)料槽擋皮，防溢裙板的材質(zhì)為聚氨酯，耐磨性強(qiáng)，密封性能優(yōu)異。防溢裙板的直板緊貼導(dǎo)料槽側(cè)面，底部與皮帶接觸，防止物料外溢；裙邊外翻，可在一定角度內(nèi)旋轉(zhuǎn)，靠橡膠板的彈力，自動(dòng)跟蹤皮帶，始終與皮帶保持緊密接觸(見(jiàn)圖3)。這種雙層硬質(zhì)設(shè)計(jì)，符合提升導(dǎo)料槽使用要求，同時(shí)能有效防止物料灑落。

1.壓板 2.角鋁 3.二道護(hù)簾 4.防溢裙板 5.輸送帶圖3 防溢裙板安裝示意圖

3 結(jié)語(yǔ)

改造完成后的導(dǎo)料槽實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)升降，當(dāng)上游BQ伸縮頭對(duì)位到相應(yīng)的BJ下料斗時(shí)導(dǎo)料槽落下，其余情況下導(dǎo)料槽升起。改造完成后，BJ沿線灑落量減少了70%以上。由于非作業(yè)流程下導(dǎo)料槽升起，防溢裙板不與皮帶接觸摩擦，大大降低了裙板的磨損率，再加上聚氨酯材質(zhì)裙板本身的耐磨性，全新防溢裙板的使用壽命預(yù)計(jì)在5年以上。高精度提升型導(dǎo)料槽的應(yīng)用，有效消除了導(dǎo)料槽下沉及大量灑落煤帶來(lái)的安全隱患，具有較好的環(huán)保效益，對(duì)港口類(lèi)似設(shè)備的改造具有借鑒意義。