某悬臂回转堆料机及其悬臂胶带机的设计

2017-04-22 20:05孙雪张廷海刘兴刚
农业科技与装备 2016年10期
关键词:悬臂设计

孙雪+张廷海+刘兴刚

摘要:悬臂堆料机主要用于工业行业中对原辅材料的预均化。阐述悬臂回转堆料机的基本结构,详细介绍各个部件的工作原理,并对胶带机输送物料最重要参数的设计进行说明,以期为悬臂回转堆料机的应用与改进设计提供参考。

关键词:堆料机;悬臂;胶带机;设计

中图分类号:TH246 文献标识码:A 文章编号:1674-1161(2016)10-0023-03

悬臂堆料机主要用于水泥建材、煤炭、电力、钢铁、冶金和化工等工业行业,用于对石灰石、煤、铁矿石和辅助原料的预均化。堆料机最大的特点、也是其优点,就是工作效率高,尤其对散状物料的堆取,堆料机可以沿着运输路线布置,大大节省了运输时间、运输成本和维修费用,且其耗能比较小,作业成本较低,易于实现自动化,因此在散料运输方面受到广泛的欢迎。国外如德国在这方面的研究开始比较早,目前技术已经成熟;我国大概于20世纪50年代开始研究,目前也取得了一定成就,但仍有很多成长空间。

1 悬臂回转堆料机的结构及原理

堆料机主要由悬臂部分、胶带机、行走机构、来料车、液压系统、回转机构、电缆卷盘、检测系统、润滑系统、轨道部分、电缆坑等组成(如图1所示)。1) 行走机构由平衡支架和行走驱动装置组成。平衡支架通过轴铰与上部悬臂铰接,堆料臂的全部质量压在平衡支架上。平衡支架与下端行走驱动装置铰接,行走驱动系统的同步运行是通过结构刚性实现的。车轮架的两端设置缓冲器和轨道清扫器。2) 来料车由卸料斗、斜梁、立柱等组成。卸料斗悬挂在斜梁前端,使物料通过卸料斗卸到悬臂的胶带面上。斜梁由2根焊接工字型梁组成,横向通过4根大小立柱支撑。大小立柱之间用工字型梁联接,工字型梁和斜梁之间又支撑4根立柱。这样可保证卸料车的整体稳定性。3) 液压系统实现悬臂的变幅运动。液压系统由液压站、油缸组成,液压站安装在组合支架下部的平台上,而油缸支撑在组合支架和悬臂之间。4) 回转机构由上、下回转平台,回转支承、支座、支承座,以及回转驱动装置等组成,回转驱动装置安装在上部回转平台上,并通过输出轴装置上的小齿轮与上、下回转平台间的回转支承上的外齿圈啮合。5) 动力电缆卷盘由单排大直径卷盘、集电滑环、减速器及力矩堵转电机组成。外界电源通过料场中部电缆坑由电缆通到卷盘上,再由卷盘通到堆料机配电柜。6) 检测系统由行走限位、变幅限位、回转限位、物料探测等部分组成。

该堆料机采用鳞状堆料方式将物料堆积成梯形截面的长形料堆,以达到贮存的目的。由进料胶带机运来的物料,卸到堆料机悬臂胶带机上。堆料机定点堆一个初始料堆,然后平移设定好的距離,再堆另一个料堆,以此堆完所有料堆,以备取料机取走。

2 关键部分的设计

2.1 悬臂部分

悬臂架由2个变截面的工字型梁构成,横向用钢板连接成整体,工字型梁采用钢板焊接成型。因运输限制,臂架厂内分段制造,现场焊接成整体。悬臂架上面安有胶带输送机,胶带机随臂架可上仰和下俯一定的角度,胶带机的传动采用驱动装置。张紧装置设在头部卸料点处,使胶带保持足够的张力,张紧装置采用螺旋张紧。悬臂前端垂吊一个料位探测仪。随着堆料机一边往复运动,一边堆积物料,料堆逐渐升高,当料堆与探测仪接触时,探测仪发出信号,传回控制室。控制室开动变幅液压系统,通过油缸推动悬臂提升一个预先给定的高度。

2.2 悬臂胶带机

悬臂胶带机主要由驱动装置、托辊组、滚筒组、垂直张紧装置等组成,其单向运转适应堆料工艺的需求。堆料时,物料经尾车通过卸料槽转载到悬臂胶带机上,悬臂胶带机将物料运送到料场。

3 悬臂胶带机的几个重要参数设定

3.1 胶带的速度

胶带的速度由胶带宽度、物料粒度、物料的磨损性来决定,带速的选择见表1。对于带速的选择,应考虑如下一些因素:1) 胶带宽度愈小,高速运行时愈不够稳定,甚至容易产生严重的撒料现象。2) 固定式带式输送机安装质量一般均较高,可取高一些带速;半固定式与移动式输送机的速度较低。3) 水平或近于水平输送时速度可较高;倾角愈大,物料愈易滚动或滑动,应取较低速度。4) 倾斜安装的带式输送机,相对而言,下运带式输送机应有较低速度,因为下运时物料更易在胶带上滚动与滑动。

3.2 胶带的宽度

胶带的宽度与胶带的速度共同决定胶带机的输送能力。悬臂胶带机的输送能力应满足堆料与取料两种工况的要求。胶带的宽度可根据胶带上物料的截面积公式计算得出(如图2所示)。

图2中:B为胶带的宽度;l3为托辊长度;θ为动安息角;λ为胶带槽角。

物料截面积可按公式计算得出。A=S1+S2,由经验公式: ,由于堆取料机悬臂胶带机为倾斜工作,所以截面积计算公式为:

式中:A为物料截面积,m2;K为倾斜系数;θ为动安息角;λ为槽角;δ为俯仰角度,按最大角度计算。

那么,由输送能力公式Q=3 600SVKρ计算,若所得结果大于设备要求的数值,即设计合理。

3.3 胶带机的圆周力FU

在带式输送机传动滚筒上所需圆周力FU是由所有的阻力相加得来的。胶带机所受各项阻力如图3所示。

式中:fLgqRO为承载分支每米旋转部分质量;fLgqRU为回程分支每米旋转部分质量; 2qBfLg为胶带质量;qGfLg为物料质量;Fε1为上托辊前倾阻力;Fε2为下托辊前倾阻力;Fg1为导料槽摩擦阻力;Fr为清扫器摩擦阻力;Fba为加速段附加阻力;F1为胶带绕过滚筒附加阻力。

4 结语

采用连续人字形堆料,可使理化性能不同的原料经过混匀处理后提高理化性能、成分波动小,从而简化用户的生产工艺和操作,提高技术经济指标,获得最佳的经济效益。

参考文献

[1] 王鹰.连续输送机械设计手册[M].北京:中国铁道出版社,2001.

[2] 汪宗华,钟晓辉.斗轮堆取料机的直线式悬臂带式输送机[J].起重运输机械,1998(3):23-26.

[3] 李钢.堆取料机悬臂皮带机跑偏的解决方法[J].工程技术(文摘版)·建筑,2016(7):103.

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