关于混匀堆料机相对于地面胶带机顺行和逆行时采用不同速度的意义及公式的推导

李婷婷 韩 峰 张海宽

北方重工装卸设备分公司

关于混匀堆料机相对于地面胶带机顺行和逆行时采用不同速度的意义及公式的推导

李婷婷 韩 峰 张海宽

北方重工装卸设备分公司

桥式斗轮混匀取料机采用料堆横截面的全断面的取料工艺，这种纵向造堆布料横向切取取料的堆取料工艺最大的作用就是提高混匀效果和效率。如果堆料机与地面胶带机前进方向顺行和逆行时都采用同一个速度，则会造成在料堆每层每米长度的布料量都不相等。

混匀堆料机；地面胶带机

1.概述

在钢铁企业的混匀料场中，混匀堆料机均采用“人”字形（国际上称为CHEVRON堆料法，见下图）堆料法的纵向平铺的造堆工艺，而桥式斗轮混匀取料机采用料堆横截面的全断面的取料工艺，这种纵向造堆布料横向切取取料的堆取料工艺最大的作用就是提高混匀效果和效率，可使理化性能不同的一种或多种原料，经混匀处理后成为一种理化性能均一的混匀矿，从而简化生产车间的工艺和操作，提高技术经济指标，节约能源，获得最佳的经济效益。也可使某些品位低于工业标准的原料，通过混匀而得到利用，从而取得综合的经济效益。提高混匀效果，从数学观点来说，就是提高均化比，均化比的代号为i，其公式为，一般情况下，要求均化比≥10，式中n为布料（布料也可称之为堆料）层数，很明显，若要求i≥10，则布料层数要≥400层，这时常规认为满足了物料布料时的混匀要求（其实布料层数并不是越多越好，因为当层数达到一定多的时候，物料并非能在“人”字型料堆的上表面形成一个完整的层面而出现断料，这与物料的粒度有着直接的关系，因为当粒度大于层高时，是不可能形成完整的料层的，所以均化比的公式近来亦不应用了。从图中也可看出，越是到人字形的上面料层越薄）。

那么，当我们保证布料层数比较多的时候，是否就真正地满足了均化的要求了呢？其实并不尽然。因为混匀料堆还有一个最重要的指标就是要求“混匀料堆每层每米长度的布料量（即单位长层吨）相等”。所以不但要有较多的层数，还要满足“混匀料堆每层每米长度的布料量（即单位长层吨）相等”。

如果堆料机与地面胶带机前进方向顺行和逆行时都采用同一个速度，则会造成在料堆每层每米长度的布料量都不相等。

这个问题怎么理解呢？我们假设堆料机在顺行时与地面胶带机的速度相同，则可马上就能认识到地面胶带机运到尾车头部卸料滚筒上的物料便永远不能转卸给悬臂胶带机上交给堆场，此时的（顺行的）层的厚度和堆料量都为0，这虽然从极端的出发点考虑问题，但说明了一个道理，即若堆料机顺行和逆行为同一个速度，则顺行时从尾车头部卸料滚筒卸给悬臂胶带机（即堆向堆场）的物料少于逆行时的堆向堆场的物料（因为逆行时尾车头部卸料滚筒得的料多），也就是说，顺行时布料量少于逆行时的布料量，这也使得顺行与逆行堆料的层厚是不一致的，那怎能说会获得一个很好的匀化效果呢。那么，如何尽量使顺逆行时的布料量一致呢？从定性上说，很明显，从上面举的例子来看，顺行的速度应该比逆行时要慢。为什么要慢呢？因为若顺逆（往复）走行长度（即路程）相等的话，速度越慢，则走完一个路程用的时间越多，时间越多，则布料量越大，这就是用降低顺行速度进而增加布料量来使顺行时的布料量与逆行时的布料量相等的道理。那么慢多少呢？二者的关系是如何呢？下面便是推导的过程。

2.求解混匀堆料机顺行和逆行速度的关系式

“混匀料堆每层每米长度的布料量（即单位长层吨）相等”这一指标要求的意思是：每层的横截面要相等，因为在单位长度上每层的横截面相等了，其体积也就是布料量就相等了。这就必须使堆料机相对于地面胶带机顺行和逆行时有数学关系式。

推导如下：

设：地面胶带机的带速为V地（m/s,m/min）

堆料机行走与地面胶带机运行方向一致时，即顺行速度为V顺

堆料机与地面胶带机运行方向相反，即逆行速度为V逆

很明显

式中L-----料堆长度

T顺-----顺行时走完路程L时所需的时间

T逆-----逆行时走完路程L时所需的时间

因为“混匀料堆每层每米长度的布料量（即单位长层吨）相等”这名话本身就是一个方程。每米长度的布料量相等，也就是往复布料的体积相等，那么单位长度上的截面积也是相等的，设某个往复布料过程中单位长度的体积为In，其截面积为Sn，按照上面的说法有：Sn=Sn+1，In=In+1。

当堆料机顺行完成一个行程后，物料到达料场的体积

当堆料机逆行完成一个行程后，物料到达料场的体积

因为Sn=Sn+1，In=In+1，③、④联立解得：

⑥式为所求，因为V地为已知，所以从数学角度来说，只要赋给V顺或V逆一个量，则另一个量便可求出。所以此方案有解，但有无数解。对于具体应用到实际工程上，则只能找出符合实际情况的实际解。从前面可知，当堆料机运行速度过快，则料堆层数越多；运行速度越慢，层数越少，所以应赋给V顺或V逆一个合理的数值，使层厚数大于粒度并保有较多的层数且堆料机速度不要太快，才是最佳的实际解。

3.结论

根据经验一般情况下并控制V顺及V逆在12～25m/min之间，这个速度比较适中，不会给设备的启制动带来较大的冲击。