圓形料場橋式刮板混勻堆取料機的堆料機技術分析

張曉慧

摘 要：室內圓料場頂堆側取堆取料機是散料裝卸領域的環保設備。本文從圓形料場橋式刮板混勻堆取料機的堆料機進行了分析，分別從堆料臂架的配重平衡對中心柱及回轉支承的影響、堆料機俯仰油缸的選取、堆料機鉸支座及堆料臂架上的拉桿等方面進行了分析闡述。并結合我公司目前的設計情況對這幾個問題的進行了技術應用分析。

關鍵詞：圓形料場；堆料機；配重平衡；油缸選取

中圖分類號：TH22 文獻標識碼：A

圓形料場橋式刮板混勻堆取料機，適用于原料的預均化堆場。占地面積小、可連續進行堆料、取料作用，全自動程序控制。是水泥、煤炭等散狀原料理想的均化設備。該類設備采用連續人字形堆料和全斷面取料的堆取料工藝，堆料層數可達500層以上，是堆取料機中混勻效果最佳的設備，目前廣泛應用于火電廠、煤炭、化工、水泥廠等多個領域。 該類設備根據取料機回轉半徑的不同分為φ60m 、φ80m、 φ90m和φ110m圓形堆取料機（如圖1所示）。

1 設備的結構及工作原理

該設備的主要特點是：堆取料機采用人字形堆料和全斷面取料的堆取料工藝。堆料機在PLC程控下，堆料臂往復回轉，同時在一次往復回轉過程中完成從上升到下降的周期變幅變速運動，完成連續人字形堆料工藝。取料機通過運行在圓形軌道上的端梁圍繞中心柱在料場內運行。同時料耙沿橋梁往復運行實現全斷面取料，最終通過刮板輸送系統將物料刮至中柱底部經地坑膠帶機運出。

2 堆料機的配重平衡

總結堆料臂配重的設計結果，堆料臂平衡后重心點基本位于懸臂上翼緣板附近，目前公司堆料臂配重要求變幅油缸始終受壓，在空載上仰階段臂架整體傾翻力矩最小，滿載下俯時整體傾翻力矩最大。而圓形煤場堆料臂重心的位置決定了中心柱上方的傾翻力矩等載荷。工作（或靜止）時重心偏移產生的彎矩越大，中柱的變形就越大。達到一定程度后，中心柱原有直徑就由于變形量超過允許值。為了有效降低中心柱直徑，首先需要考慮的是堆料機運行時重心的偏移情況。在這種優化理論下，堆料機采用空載、滿載重心分別位于中心點兩側，俯仰堆料機上仰、下俯以及空載滿載位于中心點兩側時整體重心偏移量最小，對中心柱產生的彎矩最小。中心柱允許的直徑也就越小。由此為機理，應當明確兩個問題，一是俯仰堆料機應該優先采用拉壓缸，代替使用純壓缸；二是俯仰堆料臂的鉸點中心應盡可能靠近懸臂重心點位置。結合臂架截面高度，在大的傾翻力矩下，轉臺下部需要較大直徑的回轉支承。為使堆料機下部回轉支承直徑降低，減小堆料臂產生的傾翻力矩是一個重要方法。經過幾臺設備的有限元計算中發現，在堆料臂空載上仰油缸壓力接近于0時滿載下俯僅有十余噸的壓力，油缸直徑可以明顯縮小，而且重心偏移也不大（如圖2所示），僅在600mm左右，對于回轉支承則可以進一步縮小直徑，進而中心柱直徑縮小。

3 堆料機俯仰油缸的選取

在設計過程中始終以一個最大（或油缸公稱壓力）校核油缸長度，實際上在油缸處于最大伸長時，實際壓力為最大的壓力的一半左右，有時會小很多，但都忽略了這一問題；應當確定是否存在選用大油缸的問題。但由于目前還沒有開始計算油缸受力何時最大，在一定期間內只能按照油缸伸長最大受力最大狀態進行選型。

4 堆料機鉸支座

鉸點確定為臂架外部后，鉸支座結構需要調整，主要是與臂架連接方式即軸承選用，早期圖紙有采用雙列球面輥子軸承的，還有不帶軸承的。關節軸承采用較少，但關節軸承在斗輪機中較為常見。考慮到該處軸承僅在一個較小的角度范圍內轉動，最大不超過±20°，而且轉速非常低，一般不超過0.1r/min，選用球面輥子軸承不合適，采用關節軸承是比較合理的。目前選用的關節軸承是自潤滑的但仍然按照帶潤滑的軸承座設計，而潤滑油孔位置是參考普通軸承設計的，對關節軸承并不合適。現在有取消的計劃。

5 堆料臂的拉桿

由于帶俯仰堆料臂臂長較長，考慮撓度變形對設備的影響，目前在公司內部懸臂前端撓度要求控制在1/300，而臂長達到一定程度后，很難保證撓度要求，同時考慮降低堆料臂整體重量，需要在臂架上方增加拉桿以高整體剛度。對于圓形料場堆料機受整體空間結構影響，懸臂上仰到最高角度時，拉桿不能高過棧橋支撐點標高，這就限制了拉桿尺寸，目前設計的拉桿高度一般不超過4m。當堆料臂架過長（達到38m）且頭部再有比較重的一個伸縮套筒，原有拉桿結構在計算過程中無法通過，被迫調整拉桿位置，在試驗過程中，將支桿前移，使之接近于變截面尾端位置，同時后移后拉桿的臂架鉸點位置，縮小后拉桿與臂架的角度，通過多次計算，取得了較好的效果。拉桿受力狀態明顯改善，截面可以縮小。懸臂架在支桿前部可以顯著降低截面高度和板厚，應力狀態明顯改善，進一步改善了拉桿的受力狀態。支桿也由于受力平衡問題，垂直方向載荷明顯降低，可以有效降低截面尺寸和重量，從而降低了成本。

參考文獻

[1] JB/T8894-2005，移動式散料連續搬運設備鋼結構設計規范[S].