堆取料机基础结构优化设计探究

王雷++金德建

摘 要：斗轮堆取料机是一种新型高效率连续装卸机械，主要用于散货专业码头、钢铁厂、大型火力发电厂和矿山等的散料堆场装卸铁矿石（砂）、煤炭、砂子等。该机因其作业效率高，故在国内外得到广泛应用。为节约土地资源，本文将堆取料机基础结构进行科学合理的优化设计，不仅可以更有效地利用堆场空间，而且使用维修方便。

关键词：堆取料机；基础结构；高桩梁板结构

通常堆场的货种是散货， 堆取料机基础上采用皮带机运输，为了达到环境保护要求，一般要在基础上皮带机旁以及堆场内设置喷淋洒水，则基础周边需要设置给排水管道；堆场中需要设置照明系统，也需要走电线。为了避免堆场内堆货引起的沉降和操作车辆在使用过程中对水电管线产生破坏，水电管线的布置最好布置于非堆载区域。如布置明线，则影响美观；如布置在地下，则后期的维修较麻烦。结构设计若考虑了管线的布置，则为后期的使用带来了极大的方便。

一、基本构造和工作原理

堆取料机的基本构造是由中柱，可在中柱上回转的堆料机和一端绕中柱回转、另一端在圆形轨道上运行的刮板取料机组成。本机可同时或分别进行堆料及取料作业。堆料机上部设有回转支承，其内圈与支座固定，支座与来料栈桥联接。堆料机的下部也设有回转支承，其带外齿的外圈用高强螺栓联接固定在中柱上。堆料机转台上设置的立式减速器输出轴上的小齿轮与回转支承的外齿圈啮合，实现堆料机的回转运动。堆料机悬臂的变幅运动由转台上设置的液压驱动的油缸的伸缩来实现。堆料机悬臂上设有胶带输送机，由来自栈桥上的胶带输入的物料通过堆料机悬臂上的胶带机完成堆料。在正常的堆料工艺过程中，堆料机的回转和悬臂的变幅是合成运动，在可编程控制系统的控制下，堆料机按设计的程序实施CHEVCON堆料法。堆料区域内堆顶曲线呈抛物线状的料堆按逆时针方向连续堆成。堆料区域108°，达到堆顶高度后堆料臂水平逆时针回转移位3°。再次进行108°回转往复式堆料。 取料机主要由主梁、料耙系统、刮板输送系统及端梁构成。主梁一端铰接于中柱下面外部的转台上，该转台固定在另一回转支承外圈上，回转支承的内外圈与中柱下部用螺栓联接，这一结构使主梁绕中柱回转。主梁的另一端用螺栓联接在行走端梁上，端梁上设有两套相同的行走驱动装置。行走车轮轴装入驱动装置中减速器的中空轴里，用锁紧盘联接，起动端梁驱动装置，主梁可绕中柱在圆形轨道上运行。取料机主梁上设有液压驱动的料耙，行程4m的料耙几乎覆盖了整个料堆断面，料耙的倾斜角是可调的。当物料的含水量或粘度大时，要适当手动调大料耙的倾斜角度，料耙的倾角比物料的休止角大1°～ 2°是适宜的。当料耙以4m行程往复运动时，均布在料耙平面上的耙齿拨动取料面上的物料使之下落到取料面的底部，被连续不断运行的刮板运走。沿取料机主梁底面设置着循环运行的刮板输送链，链条上均布安装有刮板，被料耙拨动滑落下来的物料进入运动着的刮板之间。经过刮板的连续运动，直至将物料刮入中心落料斗下面的出料胶带机上输出。 取料的过程是取料机行走、料耙和刮板三套驱动联动的过程。取料机工作行走的速度采用变频调速，通过行走调速来调整取料量。

二、优化设计方案与优点

（一）优化设计方案

堆取料机基础采用高桩梁板透空式结构，堆取料机基础由多个结构段组成。每个结构段分为上下两部分， 基础下部为桩基， 采用φ600δ110PHC桩，外侧布置2排直桩，桩间距为3 m，内侧布置2排8：1的斜桩，桩间距为6 m 。基础上部由2根平行设置的现浇钢筋混凝土轨道梁、连接2根轨道梁之间的横撑和设置于横撑之间的面板组成一个架空式结构。将排水沟设置于2根轨道梁之间的架空地面处，将轨道梁底部设置成凹凸形口作为排水通道，轨道梁外侧底部设置2条通长的碎石过滤层，以便过滤渣子。2段轨道梁间衔接处每隔一段距离设置通行门，行人可横穿堆取料机基础；在架空层内每隔一段距离设置一个爬梯，以便工作人员可以上下堆取料机基础进行维修。将架空层中间的地面降低20 cm，排水沟靠一侧布置，另一侧较宽处可通行人。水电信管线埋设于架空层中。

（二）优化设计的优点

以实体斜坡式结构为例作比较，优化设计后，新型结构主要优点如下：堆取料机轨道基础占地面积减小；若采用常规的斜坡式实体结构，本工程堆取料机基础占地面积约为2.25万m2，通过优化后的实际占地面积为1.24万m2，优化后堆取料机基础占地面积减少了44.9%，并且节约了一条排水沟的面积670 m2；减小后的面积因业主要求主要用于增大堆场面积，堆场的占地面积由5.95万m2增大为7.03万m2，即增大了18.1%。基础使用和维护方便，常规的设计通常需将水电信等管线埋设于实体中，使用后由于地基沉降的缘故可能导致管线产生不均匀受力而破损，后期检查维修管线麻烦，维修费用高。优化设计后的堆取料机基础，水电信等管线设置于架空层内，维修简便。因优化设计后的堆取料机基础设置有横向通道门，以及上下爬梯，故行人通行及工作人员维修较方便。排水沟置于架空层内，不仅节约了占地面积，而且清理也较方便。高桩梁板结构后期维护费用较其它的形式维护费用低。优化后堆取料机基础结构实施后实际投资仅比实体斜坡式结构大了约3.6%，但实体式结构后期维护费用大。且优化后的堆场堆货面积增大后相应增加了经济效益，故从经济的角度考虑是可行的。

三、结束语

对于大型的散货堆场，利用皮带机进行散货的运输和利用堆、取料机进行散货的堆取作业是目前比较常用且经济有效的作业方式。因堆取料机的操作高度及操作范围受一定限制，堆场内通常需要设置多条皮带机及配备多台装卸设备。而皮带机及其装卸机械的基础常常占用了堆场内很大一部分面积，这使得堆场内实际的堆货面积有所减小，即相应增大了堆场所需的面积。

参考文献：

[1]张强.堆取料机回转支承故障诊断研究[J].科技传播，2014.

[2]黎明.顶堆侧取式堆取料机机理分析与设计[J].企业文化，2015.