李 雪

（北方重工集團(tuán)有限公司裝卸設(shè)備分公司，遼寧 沈陽 110027）

一、料場分析與取料機(jī)概述

橋式刮板取料機(jī)是長形料場取料設(shè)備，另配一臺(tái)側(cè)式懸臂堆料機(jī)采用人字形堆料方式，這種堆料方式是橋式刮板取料機(jī)能保證取料高預(yù)均化效果的基礎(chǔ)。取料機(jī)用于兩個(gè)料堆的取料作業(yè)。在橋梁的兩側(cè)，各配有一個(gè)用于取料作業(yè)的料耙裝置，在堆料機(jī)堆完一堆物料之后，取料機(jī)進(jìn)入料堆區(qū)域，近料堆側(cè)的料耙開始進(jìn)行刮取物料。堆料機(jī)換堆后進(jìn)入

圖1

橋式刮板取料機(jī)的主要部件包括擺動(dòng)端梁，刮板輸送系統(tǒng)，橋梁，料耙系統(tǒng)，控制室，固定端梁。除此之外，還有行走檢測、卷盤、軌道系統(tǒng)、平臺(tái)欄桿等結(jié)構(gòu)組成。

料堆個(gè)數(shù)。由結(jié)構(gòu)決定，橋式刮板另一側(cè)閑置料耙的區(qū)域之外，開始堆下一堆物料。取料機(jī)完成先前的物料刮取之后，另一堆的物料基本完成了堆料。取料機(jī)進(jìn)入剛堆好的堆料區(qū)域，這時(shí)，剛才閑置的料耙開始接近物料并取料。另一側(cè)料耙，暫時(shí)不用。循環(huán)上述堆取過程。所以，橋式刮板取料機(jī)的堆料個(gè)數(shù)只是2個(gè)。

取料機(jī)的形式。橋式刮板取料機(jī)，主要有水平式和傾斜式二種。這主要取決于料場的土建基礎(chǔ)。圖1就是水平式橋取，可以看出固定端梁一側(cè)位于水平面的下方1700左右，與地面出料膠帶機(jī)平齊。

傾斜式的取料機(jī)就是整機(jī)都在一個(gè)水平面上。人為建造一個(gè)斜坡。達(dá)到的取料效果是一樣的。料場對(duì)取料機(jī)的影響另一個(gè)要注意的是，若是在室內(nèi)作業(yè)，要考慮到當(dāng)取料機(jī)行進(jìn)到軌道的端位極限時(shí)，要核對(duì)料耙尺寸不能與廠房體發(fā)生干涉。

二、刮板系統(tǒng)的取料能力

刮板輸送系統(tǒng)由驅(qū)動(dòng)裝置、刮板裝置、鏈條、驅(qū)動(dòng)鏈論組、張緊鏈論組、導(dǎo)槽系統(tǒng)、導(dǎo)料槽等組成。由料耙刮落下來的物料，落入不斷行進(jìn)的刮板之間。在鏈條上的刮板在導(dǎo)槽中沿橋梁的長度方向上回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)將物料刮走，經(jīng)由導(dǎo)料槽進(jìn)入地面皮帶中。

取料量計(jì)算公式：

V－刮板鏈速；m/s；s－刮板間距（m）；γ－物料容重（t/m3）；u－刮板有效容積（m3）；ρ－充滿度系數(shù)。

首先要驗(yàn)算的就是取料機(jī)的取料能力是否達(dá)到要求。依據(jù)以上公式，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，先設(shè)定刮板大小尺寸、刮板間距。充滿度系數(shù)根據(jù)現(xiàn)場實(shí)測得到的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)一般取45%。代入公式后，與額定取料能力進(jìn)行對(duì)比。要是達(dá)不到取料量要求，可對(duì)鏈速和刮板大小進(jìn)行調(diào)節(jié)。

式中：V－刮板鏈速（m/s）；n－電機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)r/min；i－減速器速比；D－鏈輪直徑（mm）。

最終確定后，鏈速和刮板大小就是一個(gè)定值。鏈速不宜過快或過慢，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)取值適中，這樣既能保證物料被取走而且運(yùn)行平穩(wěn)。

刮板鏈負(fù)荷拉力的計(jì)算

刮板鏈負(fù)荷拉力用來確定刮板驅(qū)動(dòng)功率。刮板鏈負(fù)荷拉力的計(jì)算是一個(gè)比較復(fù)雜的內(nèi)容。以下將簡單介紹刮板鏈負(fù)荷拉力的計(jì)算方法。鏈負(fù)荷拉力以下簡稱鏈拉力（F）（以具體實(shí)例形式）

F=F1+F2+F3

式中：F1—物料對(duì)刮板的切割阻力；F2—物料沿刮板方向運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的摩擦作用到刮板上的力；F3—刮板鏈運(yùn)行的摩擦阻力；

驅(qū)動(dòng)功率的計(jì)算

式中：F-鏈拉力； V-鏈速

傳動(dòng)效率 η=η1η2η3η4

η1—偶合器效率0.96；η2—減速器效率0.92；η3—鏈條效率0.83；η4—軸承傳動(dòng)效率0.97；1.2—功率儲(chǔ)備系數(shù)。

由于物料特性、環(huán)境條件（如含水量變化）等因素的影響較多，所以取一個(gè)功率儲(chǔ)備系數(shù)。

三、工作行走和調(diào)車

取料機(jī)的端梁分為固定端梁和擺動(dòng)端梁，主要是為了取料機(jī)行走的同步性和改善由于軌道不平直或物料阻力等造成的取料機(jī)偏斜而設(shè)置的。兩套端梁上各有一套驅(qū)動(dòng)裝置。上部都與橋梁進(jìn)行連接。固定端梁側(cè)與橋梁采用栓接或焊接結(jié)構(gòu)。擺動(dòng)端梁側(cè)與橋梁之間是鉸接結(jié)構(gòu)?？蓪?duì)微小的不同步進(jìn)行調(diào)節(jié)，另外在擺動(dòng)端梁側(cè)還設(shè)有糾偏裝置，當(dāng)出現(xiàn)不同步情況，會(huì)給電氣控制系統(tǒng)傳出一個(gè)信號(hào)，中控裝置會(huì)根據(jù)程序作出反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)兩端梁的同步性。驅(qū)動(dòng)形式為變頻電機(jī)---擺線減速器---離合器---Y系列電機(jī)---減速器的傳動(dòng)方式。工作時(shí)，由變頻電機(jī)工作帶動(dòng)整套系統(tǒng)。

根據(jù)工藝要求取料量是可以變化的，在刮板鏈速一定的情況下。產(chǎn)量的調(diào)整其實(shí)主要取決于工作行走速度。

工作行走速度的計(jì)算：

Q－取料量（t/h）；γ－物料容重（t/m3）；S－料堆截面積（m2）。

計(jì)算工作行走時(shí)的總傳動(dòng)比：

D－車輪直徑（m）；n－電機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)。

在計(jì)算的過程中，將理論工作行走速度的值設(shè)為40Hz時(shí)的速度。這樣，就有了在35-45Hz的范圍內(nèi)調(diào)整的空間。

取料機(jī)在取完一堆物料之后，進(jìn)行換堆作業(yè)。進(jìn)入下一料堆取料。調(diào)車時(shí)需要速度較快，所以離合器脫開，取消一級(jí)減速，由Y系列電機(jī)工作帶動(dòng)整套系統(tǒng)行進(jìn)。

四、料耙系統(tǒng)

料耙系統(tǒng)是由耙架，驅(qū)動(dòng)裝置，耙車，卷揚(yáng)系統(tǒng)等組成。

料耙耙架是由鋼板和型鋼焊接而成的，有二種結(jié)構(gòu)型式，一種為大料耙，小行程，就是耙架的面積較大，只是比料堆斷面稍小一些，由于行程短，所以這種結(jié)構(gòu)的料耙驅(qū)動(dòng)采用的是液壓驅(qū)動(dòng)，由一個(gè)液壓站分別驅(qū)動(dòng)二個(gè)液壓缸帶動(dòng)耙架往復(fù)行走，這種方式目前多用于跨度大，取料能力大的取料機(jī)。另外一種為小料耙，大行程的料耙，該結(jié)構(gòu)料耙的面積較小，往復(fù)運(yùn)動(dòng)的距離較大，需作用到耙車上，通過耙車的驅(qū)動(dòng)行走帶動(dòng)耙架運(yùn)動(dòng)。由于物料的粒度，含水量的不同，造成物料的堆積角變化，所以料耙耙架的傾斜角度就要求變化，為此在料耙系統(tǒng)中設(shè)置二套卷揚(yáng)系統(tǒng)，用于改變耙架角度。

料耙系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時(shí)有兩個(gè)要點(diǎn)要考慮：

料耙的角度。料耙的耙料原理是，耙架面向料堆的一側(cè)，每根梁上都布滿了很多個(gè)圓鋼焊成的耙齒。取料機(jī)向料堆方向進(jìn)深一定的距離，料耙同時(shí)左右往復(fù)運(yùn)動(dòng)。耙齒進(jìn)入料堆的表面，耙落物料。不能錯(cuò)誤的認(rèn)為是料耙把物料刮下至地面。其實(shí)，料耙的作用是松動(dòng)物料。物料用堆料機(jī)堆成設(shè)定料堆之后，按物料本身的安息角形成固定的料堆。料耙接觸的部分最早應(yīng)該是料堆的底部，底部物料被松動(dòng)之后，上部物料受重力作用而下落至刮板中。見圖2

物料安息角與下落時(shí)滑移角之間的關(guān)系是：α滑=α安+3°

因此，料耙的角度應(yīng)設(shè)成安息角+3度。角度過小，物料下落慢，導(dǎo)致料耙進(jìn)深過大，磨損快。角度過大，物料下落過快，引起料堆塌方。

圖2

圖3

物料濕度。當(dāng)物料含水量過大時(shí)，物料互相粘連，不易下落。為了解決這一實(shí)際問題。設(shè)計(jì)中，我們采用了輔助刮板系統(tǒng)（圖3）。這套料耙上的小刮板系統(tǒng)，獨(dú)立自成體系。刮板設(shè)計(jì)簡單，采用鋼板和刮齒的結(jié)構(gòu)。適用于含水量大的物料，在實(shí)際應(yīng)用中已取得較好的效果。

五、橋梁

橋梁是由鋼板焊接成的箱型結(jié)構(gòu)件。橋梁作用在二個(gè)端梁上，料耙系統(tǒng)跨在橋梁上部，刮板系統(tǒng)吊掛在橋梁下面。從結(jié)構(gòu)上橋梁起到了連接各部件的作用。橋梁的跨度，是橋式刮板取料機(jī)的一個(gè)主要參數(shù)。在已經(jīng)設(shè)定堆料量、物料安息角的前提下，跨度按以下步驟計(jì)算：

先求出料堆寬度：

料堆截面積

Q－堆料量（t/h）；γ－物料容重（t/m3）；V－行走速度（m/min）；

α－安息角；L－料堆寬度

跨度一般是料堆寬度+與擺動(dòng)端梁軌道預(yù)留寬度+與固定端梁（地面膠帶機(jī)）預(yù)留寬度

六、自動(dòng)控制

在自動(dòng)控制狀態(tài)下，機(jī)械要提出明確的各部件啟動(dòng)順序，防止產(chǎn)生積料。自動(dòng)控制下的啟動(dòng)順序是：啟動(dòng)出料膠帶機(jī)-啟動(dòng)電纜卷盤-啟動(dòng)刮板輸送系統(tǒng)-啟動(dòng)耙車-啟動(dòng)行走端梁。停車順序與上述相反。

七、其它

軌道系統(tǒng)、檢測裝置、行走限位等部件在設(shè)計(jì)中也要遵循常規(guī)的理念，滿足取料工藝的要求。與主要部件相輔相成，使取料機(jī)的作業(yè)水平達(dá)到理想的狀態(tài)。

結(jié)語

橋式刮板取料機(jī)的主要部件設(shè)計(jì)過程當(dāng)然不僅限于上述的內(nèi)容。羅列的各要點(diǎn)是基于常規(guī)選型計(jì)算基礎(chǔ)之上，經(jīng)過實(shí)踐檢驗(yàn)特別針對(duì)于非標(biāo)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的不容忽視的地方。力求基礎(chǔ)和特點(diǎn)兩手抓，實(shí)現(xiàn)堆取料機(jī)在實(shí)際應(yīng)用中有更好的作業(yè)效果。

[1]機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社.

[2]高長明.礦物原料預(yù)均化[M].北京：中國建筑事業(yè)出版社，1983.