王百重 胡延濤 趙冰

摘 要：在散料輸送領域，針對由多個不規(guī)則錐形料堆組成的余渣料堆場研發(fā)的具有旋轉(zhuǎn)方向自由度和垂直方向運動自由度的刮板取料系統(tǒng)，實現(xiàn)了余渣料堆場的自動化機械設備取料，解決了以往人工清理堆場的效率低下、任務繁重的缺點。

關鍵詞：散料輸送；不規(guī)則錐形料；自動化取料

中圖分類號：TF534 文獻標志碼：A

0 前言

在散料輸送領域，重點對煉軋廠的余渣料堆場進行了分析，這些余渣料堆場通常是由裝載機等非專用堆料設備堆成的多個不規(guī)則的小料堆組成，常規(guī)的料場取料設備根本不能將物料取走，通常是采取工程機械或人工的方式將余渣料取出料場，為了解決此種取料方式生產(chǎn)效率低下的難題，專門針對余渣料堆場的性質(zhì)，研發(fā)出了以下即將介紹的這種類型的門式刮板取料系統(tǒng)，本設備的取料部分由兩套刮板取料系統(tǒng)組成，分別具有旋轉(zhuǎn)自由度和垂直方向平行運動自由度，兩套刮板取料系統(tǒng)配合作業(yè)，最終實現(xiàn)料場的完全機械化、自動化取料，解決了以往人工作業(yè)處理余渣料的費工費力的問題，生產(chǎn)效率得到了大大提高。

1 門式刮板取料系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式及特點

本設備包括電纜卷盤、動力電纜卷盤、行走機構(gòu)、固定支梁、導料槽、刮板輸送系統(tǒng)、橋梁、卷揚系統(tǒng)、擺動支梁、滑道系統(tǒng)、軌道系統(tǒng)等，并配有相關輔助部件。其中刮板取料系統(tǒng)由主刮板取料系統(tǒng)和副刮板取料系統(tǒng)組成。本設備的結(jié)構(gòu)形式克服了其他種類常規(guī)取料機在此種形式堆場作業(yè)時的難點，第一，側(cè)式刮板取料機在此種形式堆場取料作業(yè)時，大部分時間會有一半以上的刮板取料系統(tǒng)空轉(zhuǎn)取不到物料，造成了產(chǎn)能的浪費；第二，若采用常規(guī)的橋式刮板取料機，其又不能跨越料堆進行作業(yè)。本次研發(fā)的這種結(jié)構(gòu)形式的門式刮板取料系統(tǒng)則綜合了以上兩種取料機的優(yōu)點，副刮板取料系統(tǒng)負責將不規(guī)則的多個錐形小料堆平定成為連續(xù)規(guī)則的梯形料堆后，將物料傳遞給主刮板取料系統(tǒng)，主刮板取料系統(tǒng)將物料輸送到下方的出料皮帶機上，從而將物料輸送出料場。本結(jié)構(gòu)形式取料系統(tǒng)可以推廣應用于料堆不高的梯形截面、并且需要跨越料堆的自動化取料料場。本設備具有便于操作、維護檢修方便，節(jié)約能源等特點。

2 門式刮板取料系統(tǒng)的工作原理

本設備的工作原理是：在料場堆積物料區(qū)域，由工程機械或其他堆料方式在料場區(qū)域卸料形成多個小料堆后，本門式刮板取料系統(tǒng)在料場一側(cè)進入取料區(qū)域，刮板取料系統(tǒng)自動下降到料層一定深度，行走機構(gòu)通過設定好的控制程序往復運行，通過主刮板取料系統(tǒng)和副刮板取料系統(tǒng)把物料卸到導料槽內(nèi)（刮板取料系統(tǒng)運行初期以調(diào)整料堆形狀為主，待料堆上平面平整以后，會以穩(wěn)定的輸送能力取走物料），通過導料槽送到出料皮帶機上運出料場。刮板取料系統(tǒng)每取完一層物料后，按預置的指令，會自動下降一定的角度和高度（即相應的取料深度），在一定的取料運行速度下，將料堆逐層取出，除非取料過程中有調(diào)車指令，否則直至將該料倉取料區(qū)域的物料全部取凈后自動更換取料行程。取料機的行走驅(qū)動采用變頻調(diào)速的三合一減速機，通過行走調(diào)速來調(diào)整取料能力。

3 門式刮板取料系統(tǒng)的運行軌跡及取料方式

刮板取料系統(tǒng)運行方式：主刮板取料系統(tǒng)和副刮板取料系統(tǒng)在卷揚系統(tǒng)和滑道系統(tǒng)的配合運行下可上、下按照弧形軌跡運動，即主刮板取料系統(tǒng)以驅(qū)動鏈輪中心為圓心在一定角度內(nèi)做圓周運動，副刮板取料系統(tǒng)運行軌跡是跟隨主刮板取料系統(tǒng)運動，并且始終保持水平，主、副刮板取料系統(tǒng)的取料部分分別具有獨立的驅(qū)動裝置，可單獨控制，副刮板取料系統(tǒng)將物料傳遞給主刮板取料系統(tǒng)，主刮板取料系統(tǒng)將物料輸送到出料膠帶機上，為防止堵料，主刮板取料運行速度大于副刮板取料運行速度。

4 設計步驟及行走機構(gòu)驅(qū)動功率的計算

4.1 根據(jù)技術協(xié)議的技術參數(shù)對相關部件進行計算選型，并設計相關非標零部件，主要承載的橋梁采用型材焊接的桁架結(jié)構(gòu)，分成兩段，現(xiàn)場連接成一個整體的形式，采用專業(yè)軟件進行受力分析，保證使用強度和剛度的條件下具有經(jīng)濟實用、安裝方便等特點。

4.2卷揚系統(tǒng)采用專門訂制一套電動葫蘆（雙出繩型式）同時帶動主、副兩套刮板取料系統(tǒng)，其獨特的纏繞方式保證了主刮板取料系統(tǒng)、副刮板取料系統(tǒng)上、下運行的同步性。

4.3副刮板取料系統(tǒng)在擺動支梁一端配有滑道系統(tǒng)，滑道系統(tǒng)配有弧形滑道及擋輪，保證副刮板取料系統(tǒng)能夠以垂直方向的自由度上下運動，并且限制副刮板取料系統(tǒng)的其他方向自由度，滑道系統(tǒng)為現(xiàn)場調(diào)整后與擺動支梁焊接一體，擋輪位置可以根據(jù)實際情況進行調(diào)整。

4.4行走機構(gòu)與橋梁之間分別安裝固定支梁和擺動支梁，螺栓的連接形式使得安裝更加方便，固定支粱用鋼板焊接成梯形截面結(jié)構(gòu)，擺動支梁由倒三角型支梁與鉸軸組成，保證了整機運行的穩(wěn)定性。

4.5軌道系統(tǒng)使門式刮板取料系統(tǒng)的整機能夠在其上面行走順暢，并承受整機傳遞的載荷，要求軌道系統(tǒng)具有一定的平行度、直線度，高度公差符合規(guī)范及設計要求。

4.6 行走機構(gòu)的驅(qū)動功率計算

估算設備總重G1=70 t，工作行走速度 v1=2m/min，調(diào)車行走速度v2=10m/min，最大運行速度v=10m/min=0.17m/s，驅(qū)動裝置配備三合一變頻調(diào)速減速機。

4.6.1 行走阻力的計算

設備在直線軌道上穩(wěn)定運行的阻力F由摩擦阻力Fm，坡道阻力Fp，風阻力Fw三項項組成。即：

F=Fm+Fp+Fw=5798+3591+18620=28009N

（1）摩擦阻力Fm

Fm=G（2f+μd）β/D=5798 N

其中：G—總重 N，G=686000 N

f—滾動摩擦系數(shù) mm，查表得f=0.8 mm

μ—車輪軸承摩擦系數(shù)，查表得μ=0.015

d—與軸承相配合處車輪軸的直徑 mm，d=130 mm

D—車輪踏面直徑 mm，D=630 mm

β—附加摩擦系數(shù)，查表得β=1.5

（2）坡道阻力Fp

Fp=Gsinα=3591N

其中：α—坡度角，查斗輪機技術要求得α=0.30。

（3）風阻力Fw

Fw=ACq=18620N

其中：A—斗輪機迎風面積 m2，估算A=40 m2；

C—風力系數(shù)，查表得C=1.9；

Q—計算風壓 N/m2，q=0.613v2=245 N/m2；

4.6.2 行走電動機功率的計算

P=F×v/η=28009×0.2/0.8 kW=7kW

按兩套驅(qū)動裝置進行計算，則7kW/2=3.5kW，故選擇單臺電機功率為5.5kW。

4.7本門式刮板取料系統(tǒng)還配備了自動潤滑系統(tǒng)、自動灑水系統(tǒng)及必要的照明系統(tǒng)，料場的中部、兩端、刮板取料系統(tǒng)的頭部和尾部配備一定數(shù)量的行程開關，將信號傳遞給電氣控制系統(tǒng)的PLC中進行自動控制，使得整機的設計更加人性化。

根據(jù)以上設計步驟及計算結(jié)果設計出相關零部件，并配備必要的附件，結(jié)合電氣控制系統(tǒng)，使得本設備具有自動控制、半自動控制及人工控制等幾種控制方式的互換等特點。

結(jié)語

本設備的研發(fā)填補了煉軋廠的余渣料堆沒有自動化取料設備的空白，其結(jié)構(gòu)形式綜合借鑒了幾種成熟取料機的特點，將以往煉軋廠人工處理該物料的作業(yè)方式，實現(xiàn)了自動化作業(yè)，節(jié)約了大量的人力、物力，并且具有生產(chǎn)效率高，操作、維修方便等特點，經(jīng)濟效益十分顯著。

參考文獻

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