頂堆側(cè)取堆取料機(jī)取料能力和功率的計(jì)算

孫 洋 劉洪博 董家君 杜榮全

（1.大連重工.起重有限公司 遼寧 大連116000；2.北方重工集團(tuán)有限公司，遼寧 沈陽 110027）

頂堆側(cè)取堆取料機(jī)取料能力和功率的計(jì)算

孫 洋1劉洪博2董家君2杜榮全2

（1.大連重工.起重有限公司 遼寧 大連116000；2.北方重工集團(tuán)有限公司，遼寧 沈陽 110027）

本文介紹了頂堆側(cè)取刮板取料系統(tǒng)，討論了刮板填充率與取料能力的確定，詳述了刮板取料能力計(jì)算及驅(qū)動裝置中電機(jī)功率的計(jì)算與減速器選型。

頂堆側(cè)取堆取料機(jī)；刮板；取料能力；電動機(jī)；減速器；選型

頂堆側(cè)取式堆取料機(jī)是上世紀(jì)九十年代針對斗輪堆取料機(jī)的露天布置所產(chǎn)生的環(huán)境污染和占地空間而研制出的全新型工藝設(shè)備。具有占地面積小儲量大、在室內(nèi)布置環(huán)保特點(diǎn)。廣泛用于火電、煤炭、化工等多領(lǐng)域。頂堆側(cè)取堆取料機(jī)主要由堆料機(jī)、取料機(jī)、中心柱、門架和卷揚(yáng)機(jī)構(gòu)組成。取料機(jī)主要由取料臂、刮板、鏈條、驅(qū)動鏈輪組和刮板驅(qū)動裝置組成。

1 刮板取料系統(tǒng)

刮板取料系統(tǒng)是本機(jī)實(shí)現(xiàn)取料功能的主要部件，由取料臂、刮板、鏈條、驅(qū)動鏈輪組、張緊鏈輪組和驅(qū)動裝置組成。設(shè)備通過刮板鏈的循環(huán)運(yùn)動達(dá)到刮取物料的目的。刮板張緊設(shè)在刮板臂前端的改向鏈輪上，采用手動液壓張緊形式。刮板驅(qū)動裝置布置在刮板臂靠近中心柱一側(cè)。經(jīng)過刮板的連續(xù)運(yùn)行，物料不斷地被刮到中心落料斗內(nèi)，并經(jīng)過中心落料斗下面的皮帶機(jī)運(yùn)出。取料臂為薄壁圓筒結(jié)構(gòu)，上下設(shè)置刮板鏈條的滑道。前部支承張緊鏈輪，后部交接在門架轉(zhuǎn)臺上。懸臂前端約1/3處布置卷揚(yáng)系統(tǒng)的鉸接點(diǎn)。通過帶有滑輪組的可以旋轉(zhuǎn)的吊架，隨著卷揚(yáng)機(jī)收放鋼絲繩，懸臂可以進(jìn)行變幅。刮板為折線形，上法蘭與鏈條用螺栓固定，并在底部和側(cè)面切削部位裝有耐磨襯板。在刮板側(cè)的切削位置裝有耐磨齒，用來連續(xù)地耙松物料從而減少磨損。為了將水平載荷直接傳遞到懸臂上并減少磨損和阻力，刮板上裝有附加的擋輪。 兩條輸送鏈條敷設(shè)在刮板懸臂上的滑道內(nèi)，鏈條上安裝有用于刮取物料的刮板。鏈條是非標(biāo)大節(jié)距外置滾輪鏈條，滾輪在導(dǎo)槽內(nèi)運(yùn)行。外置滾輪緊受鏈板和刮板的重量，滾輪不與鏈輪接觸，避免了滾輪的變形，這樣鏈條真正成為一個(gè)純滾動結(jié)構(gòu)。與鏈輪接觸部分即使產(chǎn)生變形也不影響鏈條的滾動。

2 刮板取料能力的計(jì)算

原始參數(shù):取料能力為：Q=300t/h；臂架按照Φ1020mm鋼管布置；定刮板尺寸1350*300mm；刮板鏈節(jié)距：315mm；刮板鏈速：v=0.7m/s；刮板頭尾鏈輪中心距34650mm；刮板間距：L=630mm。刮板數(shù)量n=55；K-平均系數(shù)0.67。

刮板的填充率與刮板的鏈速直接決定了刮板取料能力。刮板間有效容積V=1.35×0.3×0.63=0.255m3。因刮板切入物料的深度，取料機(jī)回轉(zhuǎn)的速度都影響著刮板填充率。根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際考察發(fā)現(xiàn)刮板的填充率一般在60%～70%間，故按刮板填充率60%計(jì)算。刮板取料能力：Q=3600*（v/τ）*ρ*V*60%:式 中 :ν-刮板鏈速;τ-刮板間距;ρ-物料密度；V-刮板間有效容積。由此可見在刮板鏈速一定的情況下刮板填充率越高取料能力越大。

3 刮板驅(qū)動功率的計(jì)算

3.1 刮板運(yùn)行阻力：

式中F1-刮板切削阻力；F2-物料沿刮板向前運(yùn)行摩擦阻力；F3-刮板鏈運(yùn)行摩擦阻力；F4-物料抬升阻力。（1）刮板切削阻力F1: 按平均每個(gè)刮板高度一半切削物料，考慮物料底層被壓實(shí)每1cm刮板切削阻力為5kgf計(jì)算。根據(jù)布置刮板頭尾鏈輪中心距34650mm，共有55個(gè)刮板刮取物料。則刮板的切削阻力：F1=h*60%*n*5==4950kgf。h刮板高度30cm；（2）物料沿刮板方向摩擦阻力F2：F2=G·f式中：G-物料重量；f-摩擦阻力系數(shù)=0.6.F2=（Q/3.6）*（L/v）*n*k*f==1658.25kgf:K-平均系數(shù)0.67。（3）刮板鏈摩擦阻力F3：刮板及鏈條總重10656kg；鏈條滾輪半徑R=4.5cm；滑套半徑R=2.5cm。則F3=10656*（（0.05/4.5）+（2.2/4.5）*0.12）=743.6kgf。4. 刮 取物料向上的抬升阻力F4:刮板下俯最低 角 度 θ=2.5° 則 F4=300/（3.6*0.7）*55*2/3*sin2.5°=190.8kgf。刮板運(yùn)行阻力：F=F1+F2=F3+F4=4950+1658.25+743.6+190.8=7542.7kgf

3.2 電機(jī)功率:刮板驅(qū)動軸功率N：（定刮板驅(qū)動減速器及鏈輪組總的功率效 率 η=0.73）:N=F*v/102*η==70.9kw。按1.4倍安全系數(shù)，電機(jī)功率P=1.4*70.9=99.2kw:確定電機(jī)功率110kw；確定電機(jī)型號為Y315S-4。

3.3 減速器的選型:鏈輪節(jié)距315mm，鏈輪齒數(shù)10，則鏈輪節(jié)圓直 徑 :D=315/sin（360/（10*2））=1019.364mm：鏈輪轉(zhuǎn)速：n=60*v/（π*D）=60*0.7/（3.14*1.019）=13.12r/mim： 按照4級電機(jī)轉(zhuǎn)速N=1480r/min，計(jì)算減速器傳動比I: I=N/n=1480/13.12=112.8：根據(jù)電機(jī)功率110kw，輸入轉(zhuǎn)速1480rpm，傳動比I=112。考慮到使用安全，一般減速器的機(jī)械功率要在電機(jī)功率的1.5倍左右，減速器的熱功率要不小于電機(jī)功率。初步選用FLD減速器為B4DH14，4級電機(jī)、轉(zhuǎn)速1480r/min，公稱速比I＝112。刮板實(shí)際轉(zhuǎn)速v: v=（1480*（1-3﹪）*3.14*1.019）/（112*60）=0.684m/s。 刮板實(shí)際取料能力:Q=3600*（0.684/0.63）*1.35*0.3*0.63*0.85*0.6=508.6t/h。

結(jié)語

本文講解了頂堆側(cè)取堆取料機(jī)刮板輸送系統(tǒng)的取料能力、電機(jī)功率和加速器的計(jì)算與選型。以上的計(jì)算并沒有考慮的特殊環(huán)境、特殊工況，如果是高原環(huán)境要考慮到用高原電機(jī)；如果是高熱要考慮到電機(jī)、減速器的散熱等。這種特殊環(huán)境和特殊工況就要考慮到減速器的機(jī)械效率是否滿足需要，是否要對減速器提檔選型。

[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]戴忠鑫.堆取料機(jī)在水泥工業(yè)中的應(yīng)用[J].水泥技術(shù)，2001，06.

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10.13612/j.cnki.cntp.2014.04.125