高崇金　皮云云

1　三一海洋重工有限公司　2　順德職業(yè)技術(shù)學(xué)院

?

多支點(diǎn)港口移動(dòng)裝卸設(shè)備設(shè)計(jì)要點(diǎn)

高崇金1皮云云2

1三一海洋重工有限公司2順德職業(yè)技術(shù)學(xué)院

針對(duì)多支點(diǎn)移動(dòng)料斗結(jié)構(gòu)形式，分析了中部支架受力情況，根據(jù)分析和計(jì)算結(jié)果選取驅(qū)動(dòng)電機(jī)，并對(duì)料斗運(yùn)行過(guò)程中料斗和中部支架同步控制原理進(jìn)行設(shè)計(jì)，解決了大跨距狀態(tài)下中部支架和料斗主體同步問(wèn)題、結(jié)構(gòu)運(yùn)行過(guò)程中扭力導(dǎo)致的啃軌問(wèn)題，保證了設(shè)備的同步運(yùn)行。

移動(dòng)料斗； 中部支架； 同步控制； 多支點(diǎn)

1　前言

多支點(diǎn)移動(dòng)裝卸設(shè)備主要應(yīng)用于碼頭皮帶機(jī)與設(shè)備移動(dòng)軌道之間，其跨距大，從而導(dǎo)致輸送皮帶機(jī)支架跨度大，對(duì)結(jié)構(gòu)剛性要求較高[1]。本文針對(duì)碼頭移動(dòng)式料斗進(jìn)行了分析，重點(diǎn)突出對(duì)支點(diǎn)力和同步性方面的設(shè)計(jì)，為后續(xù)碼頭裝備設(shè)計(jì)提供參考。

移動(dòng)料斗主要用于散貨的卸料與裝車(chē)，通過(guò)門(mén)座抓斗起重機(jī)將散貨抓起，通過(guò)相關(guān)運(yùn)行機(jī)構(gòu)把抓斗所抓物料運(yùn)行到裝車(chē)卸料系統(tǒng)的上方，將散貨卸料到裝車(chē)(或附屬皮帶機(jī)系統(tǒng))卸料系統(tǒng)的卸料漏斗中[2]。完整的裝卸工藝如圖1所示。

圖1　裝卸工藝

本文介紹的多支點(diǎn)港口移動(dòng)裝卸設(shè)備主要由除塵漏斗、震動(dòng)給料器、除塵器、皮帶輸送機(jī)、鉸接點(diǎn)位置一、碼頭皮帶機(jī)、落料管、鉸接點(diǎn)位置二和中部支架等組成，見(jiàn)圖2。

1.除塵漏斗　2.震動(dòng)給料器　3.除塵器　4.皮帶輸送機(jī)　5.鉸接位置一　6.碼頭皮帶機(jī)　7.落料管　8.鉸接位置二　9.中部支架　10.牽引桿　11.耐磨套 　12.壓塊圖2　 移動(dòng)料斗結(jié)構(gòu)圖

2　除塵漏斗結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

料斗設(shè)計(jì)分上下兩層結(jié)構(gòu)，見(jiàn)圖3。因上料斗的下口較大，上料斗不容易揚(yáng)粉塵，故在下料口的漏料口采用吸風(fēng)罩，行程密閉吸塵腔，有效控制由抓斗物料下落至料斗(或附屬皮帶機(jī)系統(tǒng))時(shí)產(chǎn)生的大量粉塵。漏斗除塵系統(tǒng)采用干式布袋除塵，通過(guò)吸塵管道將吸塵腔內(nèi)部粉塵吸出過(guò)濾。有效控制作業(yè)區(qū)粉塵濃度，同時(shí)將所有吸附的粉塵經(jīng)螺旋輸送槽，輸送皮帶輸送機(jī)內(nèi)，返回料倉(cāng)。

1.上部漏斗　2.除塵管道　3.下部漏斗圖3　料斗設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)

根據(jù)漏斗的開(kāi)口大小和開(kāi)口處的粉塵濃度控制要求,選擇除塵器風(fēng)機(jī)功率、吸風(fēng)管直徑和布袋數(shù)量等參數(shù)。

3　同步控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

因移動(dòng)料斗與碼頭皮帶機(jī)跨度較大，為保證皮帶輸送過(guò)程中的穩(wěn)定性和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，增加圖2件9中部支架。中部支架有獨(dú)立驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)，其速度保持與料斗同步。鉸接位置一和鉸接位置二的設(shè)置是保證在不同步狀態(tài)下的結(jié)構(gòu)受扭，臂架過(guò)約束保留旋轉(zhuǎn)自由度[3-4]。

支架配置獨(dú)立驅(qū)動(dòng)三合一電機(jī)，當(dāng)料斗移動(dòng)時(shí)電機(jī)同步啟動(dòng)設(shè)備運(yùn)行。皮帶機(jī)支架鉸接點(diǎn)兩側(cè)接近開(kāi)關(guān)檢測(cè)到不同步時(shí)，接近開(kāi)關(guān)將信號(hào)傳輸?shù)娇刂葡到y(tǒng)，變頻器調(diào)整支架電機(jī)轉(zhuǎn)速，達(dá)到與料斗同步的目的。支架電機(jī)的選型計(jì)算過(guò)程中應(yīng)考慮頭部重量、轉(zhuǎn)動(dòng)摩擦力和皮帶機(jī)重量等多種因素，避免功率選擇錯(cuò)誤導(dǎo)致的不同步等。

因?qū)嶋H使用過(guò)程中料斗采用門(mén)機(jī)拖動(dòng)運(yùn)行，不自帶動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。故將皮帶機(jī)輸送系統(tǒng)、鉸接位置和中部支架等部件單獨(dú)考慮，見(jiàn)圖4。對(duì)支架電機(jī)功率進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算過(guò)程中皮帶機(jī)偏轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的摩擦力忽略不計(jì)。

圖4　受力簡(jiǎn)圖

圖4中，G1為皮帶機(jī)系統(tǒng)總重量，146 kN；G2為中部支架重量和平衡梁總重，62 kN；G3為頭部除塵系統(tǒng)重量，22.5 kN；G4為皮帶機(jī)頭部漏斗和驅(qū)動(dòng)裝置總重，9 kN；L為兩鉸接位置間水平距離，14 207 mm；L2為G3和G4重心位置到A點(diǎn)水平距離，5 530 mm對(duì)A點(diǎn)所受作用力分開(kāi)計(jì)算，得到：

根據(jù)力矩平衡計(jì)算，G3和G4對(duì)A點(diǎn)作用力按帶懸臂梁進(jìn)行計(jì)算，具體如下：

綜上，A點(diǎn)位置向下作用力為RA=RA1+RA3+RA4=73+31.3+12.7=117 kN。

中部支架對(duì)地面總作用力F=RA+G2=117+62=179 kN。

料斗最大運(yùn)行速度v=30 m/min，車(chē)輪直徑? =630 mm。根據(jù)以上參數(shù)計(jì)算，運(yùn)行所需電機(jī)功率為p=5.43 kW ，選定電機(jī)功率為p1=5.5 kW ，按每分鐘過(guò)載200%進(jìn)行核算p/p1<2，滿(mǎn)足使用要求。

4　結(jié)語(yǔ)

針對(duì)除塵式移動(dòng)輸送系統(tǒng)，對(duì)料斗所用漏斗結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行分析，并提供設(shè)計(jì)理論；對(duì)中部支架受力情況進(jìn)行分析和計(jì)算，用于選取驅(qū)動(dòng)電機(jī)功率，提供一種同步控制原理，解決大跨距狀態(tài)下中部支架和料斗主體同步問(wèn)題；采用鉸接式結(jié)構(gòu)，有效解決結(jié)構(gòu)運(yùn)行過(guò)程中扭力導(dǎo)致的啃軌問(wèn)題，保證設(shè)備的同步運(yùn)行。

[1]陳瑋璋. 起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)[M]. 北京：人民交通出版社，1986.

[2]潘鐘林，譯. 歐洲起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范[S]. 上海振華港口機(jī)械公司譯叢，1998年修訂版.

[3]交通部水運(yùn)司.港口起重運(yùn)輸機(jī)械手冊(cè)[K]. 北京: 人民交通出版社, 2001: 529-532.

[4]張質(zhì)文，虞和謙，王金諾，等. 起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)[M]．北京:中國(guó)鐵道出版社，1997．

高崇金：519050，廣東省珠海市高欄港區(qū)海工1路

Design of Port Mobile and Handling Equipment with Multi-supports

Gao Chongjin1Pi Yunyun2

1Sanny Ocean Heavy Industry Limitied Company 2Shunde Polytechnic College

With the structure of multi-supports mobile hopper being set as research objective, the force condition of middle bracket was explicitly analyzed. According to the analysis results, the driving motor type was determined. Through analysis and design of the synchronization control between the hopper and middle bracket in the operation process, the synchronization problem that presented between the middle bracket and the hopper with large span is finally solved. And excessive friction phenomenon that caused by the torsion force is also restrained when the structure operates. By considering the design method, synchronized operation of the whole machine was finally achieved.

mobile hopper; middle bracket; synchronization control; multi-supports

2016-05-05

10.3963/j.issn.1000-8969.2016.05.004