莫建德

（廣東省湛江農(nóng)墾第一機(jī)械廠，廣東　湛江　524037）

YWX-20型桅桿式卸蔗機(jī)的應(yīng)用

莫建德

（廣東省湛江農(nóng)墾第一機(jī)械廠，廣東湛江524037）

原料甘蔗的卸落是甘蔗制糖企業(yè)壓榨車間重要的工藝過程，其主要作用是在最短的時(shí)間內(nèi)將原料蔗卸落并輸送到蔗槽，其目的是既要保證原料蔗的新鮮度以提高產(chǎn)糖率，又要即時(shí)全負(fù)荷送料以滿足其榨量的要求，提高設(shè)備的利用率。桅桿式卸蔗機(jī)就是滿足卸蔗要求的主要設(shè)備，介紹桅桿式卸蔗機(jī)的用途、構(gòu)造特點(diǎn)、技術(shù)性能參數(shù)及采用的技術(shù)和創(chuàng)新點(diǎn)。

桅桿；構(gòu)造特點(diǎn)；卸蔗作業(yè)

1　概述

目前，國內(nèi)甘蔗制糖企業(yè)傳統(tǒng)的卸蔗工藝是在將甘蔗裝上運(yùn)輸車之前，先在車箱內(nèi)放置好鋼絲繩；甘蔗運(yùn)送至糖廠后，利用橋式起重機(jī)將甘蔗吊起，放置到稱蔗臺(tái)上；稱蔗臺(tái)將甘蔗輸送到喂蔗臺(tái)，再根據(jù)撕裂機(jī)喂入量的大小，由喂蔗臺(tái)適量喂入。

該工藝流程的不足之處主要有：以日榨4000t制糖企業(yè)為例，一是投資成本高（見表1）。新建一家制糖企業(yè)，用于卸蔗系統(tǒng)的投資達(dá)594萬元。二是運(yùn)行成本、能耗高（見表2）。每個(gè)榨季需要使用鋼絲繩3000條左右，每個(gè)榨季的鋼絲繩費(fèi)用約30萬元。三是效率低。每卸一車甘蔗約需10min。四是適應(yīng)性受限制。不適用于節(jié)段式甘蔗的卸落。五是安全性差。該工藝要求操作工人爬上運(yùn)蔗車掛鋼絲繩，稱蔗臺(tái)上解鋼絲繩，容易發(fā)生人生安全事故。

表1　新建制糖企業(yè)的傳統(tǒng)橋式卸蔗系統(tǒng)投資

表2　傳統(tǒng)橋式卸蔗系統(tǒng)每個(gè)榨季的運(yùn)行成本

國外甘蔗制糖企業(yè)為了減少投資，降低運(yùn)行成本，提高卸蔗效率，均采用桅桿式卸蔗機(jī)卸蔗。為了滿足國內(nèi)外糖廠的需求，YWX-20型桅桿式卸蔗機(jī)由我廠自主研發(fā)，是專門為東南亞、非洲糖廠吊卸蔗作業(yè)而設(shè)計(jì)的糖廠設(shè)備。

2　桅桿式卸蔗機(jī)的用途

桅桿式卸蔗機(jī)是用來卸載16噸拖車上的切短的甘蔗和整根甘蔗。拖車頂部有籃式鉸鏈樞軸，允許它們將甘蔗卸到傾斜喂料臺(tái)的背板上，實(shí)現(xiàn)起升作業(yè)的專用卸蔗機(jī)。該機(jī)為油缸液壓式升降機(jī)械，在自由端通過帶有滑輪的液壓油缸用鋼絲繩操控吊鉤。油缸能在同一時(shí)間內(nèi)分別完成甘蔗起吊、卸蔗程序。設(shè)有電動(dòng)、手動(dòng)控制操作方式。該卸蔗機(jī)的額定起重量為20t，起升高度為11m。目前已在非洲、東南亞糖廠卸蔗作業(yè)。

3　主要構(gòu)造及技術(shù)參數(shù)

桅桿式卸蔗機(jī)由桅桿本體、起升系統(tǒng)、液壓控制系統(tǒng)、電氣控制和操作室等部分組成，結(jié)構(gòu)見圖1。卸蔗機(jī)工作見圖2。

圖1　桅桿式卸蔗機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖

卸蔗油缸固定在桅桿本體上，油缸工作采用PLC控制，活塞向下運(yùn)動(dòng)為吊卸蔗，活塞向上運(yùn)動(dòng)為卸吊鉤。并由配重裝置使吊鉤返回原起點(diǎn)位置。主要技術(shù)參數(shù)如下。

油缸額定壓力： 250kN

最大起重量：20t

油缸最大推力： 61t

油缸最大拉力： 33.9t

卸蔗升降行程： 11000mm

油缸活塞行程： 6500mm

起升速度：上行：0～50mm/s；下行：0～34mm/s

圖2　桅桿式卸蔗機(jī)工作圖

油缸一個(gè)工作周期：321s

外形尺寸：6900mm×4300mm×16400mm

桅桿式卸蔗機(jī)油缸參數(shù)計(jì)算：

液壓缸無桿推力：P1=2.5πD2×0.95ρ=2.5× 3.14×1402×0.95×250=36541750（N）=36.5（t）

液壓缸有桿推力：P2=2.5π（D2-d2）×0.95ρ=2.5× 3.14×（1403-802）×0.95×250=24609（N）=24.6（t）

液壓缸儲(chǔ)油量：V=πD2S/Qx103=3.14×1402× 700/63×103=6.84（L）

活塞伸出時(shí)移動(dòng)速度：V1=40Q/πD2=40× 63/3.14×1402=4100（mm/min）

活塞縮時(shí)移動(dòng)速度：V2=40Q/π（D2-d2）=40× 63/3.14×（1402-802）=6100（mm/min）

4　關(guān)鍵技術(shù)

桅桿式卸蔗機(jī)改變現(xiàn)制糖企業(yè)有卸蔗工藝，利用液壓系統(tǒng)升降機(jī)構(gòu)，將甘蔗吊起翻側(cè)卸到傾斜喂料臺(tái)的背板上，然后由喂蔗輸送機(jī)喂入撕裂機(jī)進(jìn)行甘蔗撕裂。卸蔗機(jī)目前已在非洲、東南亞糖廠正常運(yùn)行卸蔗作業(yè)。使用場(chǎng)合比較特殊，要求安全系數(shù)非常高，在卸蔗機(jī)設(shè)計(jì)之初就把卸蔗機(jī)能夠更加安全、可靠、穩(wěn)定、簡便的工作運(yùn)行作為主要的研究課題。因此在設(shè)計(jì)中采用以下的關(guān)鍵技術(shù)。

第一，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)選用了比價(jià)簡單明確的受力模型，并采用ANSYS有限元軟件對(duì)整機(jī)結(jié)構(gòu)進(jìn)行計(jì)算和優(yōu)化，力求使結(jié)構(gòu)受力明確，避免應(yīng)力集中，結(jié)構(gòu)自重輕，并對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了屈曲穩(wěn)定性分析，計(jì)算時(shí)不僅考慮了正常工作工況，還考慮了安裝、維修工況。

第二，起升機(jī)構(gòu)采用先進(jìn)的安全保護(hù)系統(tǒng)，包括制動(dòng)器管理、急停保護(hù)、超速保護(hù)、超程保護(hù)、電機(jī)保護(hù)、載荷承重與力矩保護(hù)、恒功率升速給定和大風(fēng)報(bào)警。

第三，卸蔗機(jī)設(shè)置了詳細(xì)的故障檢測(cè)分析系統(tǒng)和防誤操作系統(tǒng)，能夠高效快捷的反應(yīng)卸蔗機(jī)的故障情況和避免卸蔗機(jī)因誤操作引起的安全事故。

5　使用與分析

YWX-20型桅桿式卸蔗機(jī)已有8臺(tái)投入非洲、東南亞糖廠卸蔗作業(yè)使用，使用結(jié)果表明，達(dá)到設(shè)計(jì)要求，安全性能高，有效解決小型運(yùn)蔗車卸蔗困難問題，卸蔗效率高，產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性好，功率消耗低。以下是桅桿式卸蔗機(jī)和橋式卸蔗機(jī)的對(duì)比分析，如表3、表4、表5。

表3　桅桿式卸蔗機(jī)和橋式卸蔗機(jī)工藝投資成本對(duì)比

如表3所示，節(jié)省投資成本474萬元。

表4　桅桿式卸蔗機(jī)和橋式卸蔗機(jī)工藝運(yùn)行情況對(duì)比

如表4所示，每個(gè)榨季桅桿式卸蔗機(jī)不需要另配起吊鋼絲繩（運(yùn)蔗車自帶籃式鉸鏈）；減少鋼絲繩3000條左右，相對(duì)橋式卸蔗機(jī)，每天只需24名操作工人，減少操作工人12人；每卸一車甘蔗只需工作時(shí)間6min，減少工作時(shí)間4min，配套功率18.5kW，少145.5kW。

表5　桅桿式卸蔗機(jī)和橋式卸蔗機(jī)工藝運(yùn)行成本對(duì)比

如表5所示，節(jié)省運(yùn)行成本79.2萬元。

綜上所述，用戶新建糖廠采用桅桿式卸蔗機(jī)工藝，至少可節(jié)省投資成本474萬元投資；使用新工藝，每個(gè)榨季可增收節(jié)資79.2萬元。

桅桿式卸蔗機(jī)工藝的優(yōu)點(diǎn)：節(jié)省投資、節(jié)能降耗、節(jié)約成本、工效高、適用性廣、安全性好。

6　小結(jié)

YWX-20型桅桿式卸蔗機(jī)通過試驗(yàn)使用，結(jié)果符合產(chǎn)品企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，完全達(dá)到設(shè)計(jì)要求，可以滿足生產(chǎn)能力4000t/d糖廠生產(chǎn)要求。該機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，結(jié)構(gòu)緊湊，機(jī)構(gòu)運(yùn)行平穩(wěn)，操作方便準(zhǔn)確。性能穩(wěn)定可靠，已定型生產(chǎn)。

［1］桅桿式起重機(jī)主體金屬塔架的結(jié)構(gòu)優(yōu)化.蔡珍紅《重慶建筑大學(xué)學(xué)報(bào)》，1996（3）:49-55.

［2］基于PLC摔制的桅桿式起重機(jī).王躍軍、張芳、齊明明《機(jī)械管理開發(fā)》，2011（1）200-200.

TS244.2

B

2095-820X（2016）02-04

2016-01-20

莫建德（1961.11.26），民族，漢族，熱作機(jī)械高級(jí)工程師，主要研究方向：橡膠初加工設(shè)備、農(nóng)業(yè)機(jī)械、糖機(jī)設(shè)備，Email：m jd268@163.com。