側(cè)式刮板取料機(jī)自動(dòng)工作參數(shù)測(cè)算

谷浩+楊林

摘 要：因現(xiàn)有的側(cè)式刮板取料機(jī)的取料量計(jì)算不精確，在實(shí)際應(yīng)用中需要手動(dòng)調(diào)整，因此導(dǎo)致自動(dòng)化程度的降低。本文根據(jù)側(cè)式刮板取料機(jī)的工作原理，對(duì)料堆逐層分解，利用函數(shù)對(duì)各個(gè)料層參數(shù)進(jìn)行計(jì)算，并通過公式推導(dǎo)出3個(gè)結(jié)論，為無人值守系統(tǒng)改造提供參考。

關(guān)鍵詞：側(cè)式刮板取料機(jī)；參數(shù)測(cè)算；取料模式

中圖分類號(hào)：TD528 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

1.側(cè)式刮板取料機(jī)簡述

1.1 側(cè)式刮板取料機(jī)工作方式

側(cè)式刮板取料是一種針對(duì)堆殼法形成料堆的取料設(shè)備。側(cè)式刮板取料機(jī)的刮板臂隨著取料機(jī)在軌道方向的移動(dòng)，沿料堆側(cè)面對(duì)物料進(jìn)行刮取，當(dāng)遇到限位開關(guān)后降低刮板臂并反向移動(dòng)進(jìn)行下一層取料，如此往復(fù)。

1.2 側(cè)式刮板取料機(jī)料堆劃分

由取料機(jī)工作原理可以得知側(cè)式刮板取料機(jī)的取料體積V與下降角度αn、取料機(jī)行走速度v存在一定的關(guān)系。本文將推導(dǎo)V與αn、v之間的函數(shù)關(guān)系，并帶入具體數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)算繪制函數(shù)曲線，推導(dǎo)出相應(yīng)的結(jié)論。

1.3 已知條件

根據(jù)取料機(jī)工作原理將料堆分為n層，劃分方式如圖1所示。當(dāng)料堆的材質(zhì)、顆粒度、料堆高度確定后，參數(shù)中料堆寬2R、安息角γ、堆高H為已知數(shù)，引垂線L，則可以得到X0、l0、α0及L的數(shù)值。而刮板高度a、寬度b、刮板間距m、刮板運(yùn)行速度vg也可以看做時(shí)固定常數(shù)。由于取料機(jī)行走機(jī)構(gòu)由變頻器控制，因此行走速度V與電機(jī)工作頻率成正比，工作頻率范圍0～50Hz。

2.計(jì)算過程

2.1 刮板間平均容積率的計(jì)算

由圖1可以看出第n層物料的體積

由取料機(jī)工作原理可以得出取料機(jī)的取料體積等于T時(shí)間內(nèi)刮板刮下物料的總和，因此得到

其中△T為每個(gè)刮板之間的平均容積率。公式（1）與公式（2）相等，因此得到

2.2 各層物料hn、ln、xn的計(jì)算

由圖1可知以下公式：

由公式（4）可以看出每層下降角度αn決定了hn與xn-1（xn同理）。而α0、l0、x0、β0均可以看做已知數(shù)。根據(jù)取料機(jī)工作原理，取料機(jī)工作行走頻率為0～50Hz可調(diào)，因此可以假定取料機(jī)在每層料堆取料時(shí)均可以達(dá)到0～100%的區(qū)間取料能力（噸/小時(shí)）可調(diào)。取料機(jī)刮板懸臂每層的下降最大深度要滿足100%的取料能力（平均容積率△T與取料量成正比。因此根據(jù)公式（3）可以得到0～50Hz范圍內(nèi)的ln。根據(jù)公式（7）與ln可以得出下降角度αn。之后可以根據(jù)公式（4）、（7）求出hn與xn。

3.規(guī)律及結(jié)論

3.1 每層物料各參數(shù)變化規(guī)律

由取料機(jī)工作原理可知，取料機(jī)取料能力取決于每層物料刮板的吃料深度hn與行走速度v，當(dāng)vmax=50Hz時(shí)，取料能力完全取決于hn。因此可以提出假設(shè)1：假設(shè)每層的吃料深度hn為固定值的取料方式。

由于ln隨n的增加而增加，而取料能力Ymax為定值，因此隨著層數(shù)n的增加，每層取料機(jī)行走速度vn-max逐漸降低。也就得出了結(jié)論1：取料機(jī)在假設(shè)1的條件下，每層取料機(jī)的最大速度vn-max，逐漸降低。也就是說，若考慮裕量問題每層的取料機(jī)行走最大頻率均小于50Hz。因此若采用手動(dòng)控制或開環(huán)控制，當(dāng)取料機(jī)行走頻率大于vn-max且小于50Hz時(shí)會(huì)出現(xiàn)下游皮帶溢料的情況。為了解決這個(gè)問題提出假設(shè)2：假設(shè)每層的取料機(jī)行走頻率在0～50Hz可調(diào)，而取料能力在0～100%可調(diào)。

由公式（2）可知當(dāng)最大取料能力一定時(shí)，△T可求。并且結(jié)合公式（3）與假設(shè)2可以得到ln為固定值，因此可根據(jù)公式（6）與公式（7）求出hn與αn，并可得出結(jié)論2：取料機(jī)在假設(shè)2的條件下，每層吃料深度hn逐漸降低。

3.2 兩種假設(shè)條件下刮板取料模式的差異

由于假設(shè)1條件下ln隨n增加而增大，假設(shè)2條件下ln為恒定值，而兩種條件下l1相等（最大吃料深度hmax下取料機(jī)行走速度vmax為50hz）。因此針對(duì)同一料堆，假設(shè)1模式下取料層數(shù)n1小于假設(shè)2模式下層數(shù)n2而兩種模式下的每層取料時(shí)間T相等。因此得出結(jié)論3：同一料堆模式2較模式1耗能高。

結(jié)語

根據(jù)得出的公式及推導(dǎo)出的結(jié)論，就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)堆場(chǎng)進(jìn)行詳細(xì)的數(shù)字描述，結(jié)合設(shè)備及現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的實(shí)際需求就可以此為基礎(chǔ)進(jìn)行側(cè)式刮板取料機(jī)無人值守系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，為實(shí)現(xiàn)產(chǎn)前預(yù)估、產(chǎn)中調(diào)整、產(chǎn)后統(tǒng)計(jì)提供了數(shù)理基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

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