門式刮板取料機的設計要點

孫　洋　劉洪博（.大連華銳重工集團股份有限公司，遼寧 大連 6000；.北方重工裝卸設備制造分公司，遼寧 沈陽 0000）

門式刮板取料機的設計要點

孫洋1劉洪博2
（1.大連華銳重工集團股份有限公司，遼寧 大連 116000；2.北方重工裝卸設備制造分公司，遼寧 沈陽 110000）

摘要：門式刮板取料機在許多領域都是很有用的，因門架式構造，它特別適用于在倉庫內作業。本文介紹和分析了門式刮板取料機設計中的一些常見結構和設計要點。

關鍵詞：門架；刮板取料系統；端梁走行；取料俯仰

堆取料機的特性在設計中受所堆存物料的性質、數量、可提供的堆存面積、要求的裝卸生產能力和現場氣候條件的影響。不斷增加的合理化要求越來越多地希望使用全自動化的設備，以滿足堆存要求。受此影響，刮板取料機不斷得到改進和發展，到今天它已代表著通用和經濟的解決辦法。在很多生產廠表現出其可靠性和維修少的優勢，使這種機型越來越多地在有蓬和無蓬的堆場使用。

圖 1

門式刮板取料機的設計相當簡單，其跨度為可越過建筑物的總寬度，其在料堆外側地面兩條軌道上運行，只需要一條取料帶式輸送機。在設計刮板取料機時可以通過合理確定刮板鏈的尺寸、形狀和材質，以及合理設計刮板梯形來克服輸送設備常見的缺點。

門式刮板取料機主要由以下幾部分組成：

1-門架鋼結構；

2-刮板取料系統；

3-端梁走行機構；

4-取料俯仰系統；

5-物料轉載系統。

在刮板取料機設計時，首先要計算刮板機的取料能力。而刮板的取料能力與刮板的鏈速、刮板尺寸和刮板之間的填充率有關。刮板的鏈速一般在0.56~0.7m/s；刮板尺寸的寬高比一般為5：1；刮板間的填充率在40%~60%；（和物料參數有關）然后確定軌距。因為設備要跨過料堆，所以軌距一定要大于料堆截面寬?？紤]到設備調車時刮板取料系統不能和料堆干涉，還要留出刮板取料系統在調車時所需的空間尺寸。物料的輸出是通過與刮板取料機配套的地面膠帶機來實現的，這樣就要給皮帶機和物料轉載系統留出一定的空間。刮板取料系統的下俯角度一般不超過6度為宜，上仰角度只要越過料堆即可。

（1）門架鋼結構

門架作為取料機主要承載構件，結構形狀受到料堆截面的影響。門架鋼結構分為箱型梁和桁架梁，它們實現的功能都是一樣的，主要是對取料系統起承載作用，也起到對端梁走行機構的固定和走行的同步。當在相對位置的任一運行機構超前或落后時，門架的復位力將強迫它們同步運行。

圖2

圖3

圖4

（內部均布力）

（2）刮板取料系統

門式刮板取料機可以裝有1~3個刮板取料系統，其中根據取料能力可以設計1~2個主刮板取料系統，根據軌距可以設計一個輔助刮板取料系統。刮板取料系統由驅動鏈輪組、張緊鏈輪組、驅動裝置、刮板臂架、刮板、鏈條和張緊裝置組成。刮板臂架由最初的板梁、桁架結構發展到今天的薄壁鋼管結構。在選型上，刮板臂可以簡化為一端鉸支（與門架鉸接側），另一端（鋼絲繩鉸點）簡支，并外懸一段的帶懸臂的簡支梁，受力分析可以如下簡化：

張緊鏈輪組——集中載荷P；

鏈條、刮板、自重——均布載荷q；

其它作用力，按上述兩種載荷調整。

依據相關受靜載荷梁的內力及變位計算公式（機械設計手冊）：

始終是一個基本定值，因此上述幾個公式都可以轉化成對m或L以及（m+L）的關系式，調整后可以發現，C點變形量和臂長的3次方存在一定的正比關系，而上述數據每相鄰兩擋比值70%~80%。

鋼管慣性矩I

由于壁厚δ遠小于鋼管直徑D，則可以近似認為I值與鋼管外徑的2次方成一定正比關系，均按照10mm壁厚鋼管外徑計算，標準鋼管每相鄰兩檔比值也是70%~80%，同時提高慣性矩I采用加大直徑要比增加壁厚顯著得多。

作為刮板臂，受鋼絲繩牽引，為有效降低鋼絲繩拉力，應考慮盡可能降低刮板臂重量。由于取料能力導致受力不同，還需要綜合考慮選取鋼管直徑。

在一定取料能力范圍內時，建議臂長40m選用1020mm管，50m選用1220mm管，55m選用1420mm管，60m選用1620mm管，65m選用1820mm管。

鏈條在門式刮板取料機產品中的節距以315mm，400mm，500mm為主。鏈條因刮板臂俯仰的存在，需要考慮臂架上仰時鏈條及刮板自重產生的下滑分力，因而鏈條的破斷載荷應相對較大，同時考慮刮板鏈重量，應盡可能降低鏈條重量。兩者只能通過提高鏈板等的許用應力獲得平衡。目前門式刮板取料機常用免維護鏈條。該結構是在鏈條外側設置密封滾輪，滾輪在導槽內運行，而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純滾動結構。與鏈輪接觸部分即使產生變形也不影響鏈條的滾動。

（GB/T1243-1997）

p—鏈條節距。再根據計算的分度圓直徑設計合適的刮板臂，并計算出驅動減速器的速比。

圖1所示門式取料機裝有一個主取料系統和一個輔取料系統。主系統總在工作并喂料給取料膠帶機。它越過料堆頂部，但為伸到門架之外。主取料系統約為總堆存容積的80%~90%，其余則由輔助取料系統挖掘。在主系統完成其工作之后，輔助系統才開始將其余的物料喂給主系統。兩個取料系統均鉸接在門座上，驅動裝置布置在料堆截面之外。

取料系統鉸接可使每條取料臂的各點走圓弧，將輔助刮板系統固定在一鉸接桿上，此桿保證了輔助取料系統的末端與主取料系統所走的圓弧平行運行。當料堆受支撐墻所限時，沿墻到地面運行時輔助取料系統靠此導向。

刮板設計為折線型，上法蘭與鏈條用螺栓固定，并在底部和側面切削部位裝有耐磨襯板。在刮板側的切削位置裝有耐磨齒，用來連續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。各種物料的特殊搬運性能不影響刮板取料機的作業。采用適當規格的驅動元件和一定形狀的刮板，即使濕度大的石灰石、粘土、結硬的鹽、板結的化肥、濕的煤、干燥的礦砂等物料，也不影響刮板取料機的作業。

刮板鏈條的張緊采用手動液壓張緊彈簧復位。刮板鏈張緊設在刮板臂前端的改向鏈輪上，采用手動液壓泵站的張緊形式。通過液壓缸的伸縮來保證鏈條的正常張緊。張緊鏈輪采用光輪結構，與輪轂成一體結構，內部裝有軸承以減小摩擦。

（1）端梁走行機構

端梁走行機構分固定端和擺動端?？拷魅×舷到y的為固定端梁。端梁走行機構自帶驅動，設計考慮了電機的同步運行。在固定端的運行機構裝有水平導向輪，使門架與其軌道成直角的位置。固定端與門架通過高強螺栓剛性連接。遠離主取料系統的端梁為擺動端，擺動端與門架鉸接，這樣有助于取料機在工作中所產生的內力有效的釋放。擺動端梁一般沒有導向輪，車輪常采用寬踏面雙輪緣結構。在擺動端設置防偏移裝置作為補充的安全機構，其通過接近開關來實現。

（2）取料俯仰機構

門式刮板取料機取料系統的變幅是通過鋼絲繩卷揚實現的，過鋼絲繩的收放帶動取料系統進行俯仰。鋼絲繩卷筒安裝在輔助鋼結構的平臺上，通過定滑輪的數量來控制鋼絲繩的單繩拉力。（一般不超過12t）動滑輪安裝在俯仰吊架上，吊架鉸接在取料臂的1/3處。（靠近張緊端）在鋼絲繩卷筒端要設置旋轉編碼器來記憶鋼絲繩的收放長度。鋼絲繩分單繩和雙繩雙聯結構，這要根據軌距和取料能力由設計人員來定。雙繩雙聯結構目的是一根鋼絲繩斷裂時另一根鋼絲繩可以保證正常拉住刮板臂。

（3）物料轉載系統

物料轉載系統是將刮板所取到的物料規則地轉到地面輸送膠帶機上，將物料轉運出去。針對物料的特性需要設防堵料開關，內壁在物料能接觸和沖擊的部位要鋪設襯板。為了減少物料對地面輸送皮帶的沖擊，在物料轉載的漏斗口下面設置吊掛緩沖托輥裝置。從而保證物料順利轉運出去

門式刮板取料機有多種標準取料規格，并且可用在室內是很好的環保型散料轉運設備。它結構簡單、空間結構緊湊、自動化程度高設備制造成本低。在鋼鐵、水泥、煤炭、港口等行業得到很好的應用。目前跨度20m~73.4m，取料能力100m3/h~5000m3/h的刮板取料機已經實現。

參考文獻

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[2]張質文.起重機械設計手冊[M].北京：中國鐵道出版社，2013.

[3]斗輪堆取料機[M].北京：化學工業出版社，2007.

中圖分類號：TD528

文獻標識碼：A