移動式多點出料裝置設計與試驗

陳武東

(黑龍江省農業機械工程科學研究院 佳木斯分院,黑龍江 佳木斯 154004)

0 引言

帶式輸送機是由撓性輸送帶作為物料承載件和牽引件的連續輸送設備。工作時,根據摩擦傳動原理,由傳動滾筒帶動輸送帶,輸送帶在托架上的托輥組進行滾動運行,可以在水平方向和傾斜不大的方向輸送散粒、塊狀物和成件物品,完成輸送物質的轉移,對于散狀物料的輸送常規配置是一臺帶式輸送機一個出料點。

在現實生產及項目規劃中,一些大型糧食倉儲企業、糧食加工企業、種業集團等都布置有倉群,數臺料倉依次布置,傳統的工藝路線是在每個料倉倉頂上布置有一臺帶式輸送機,通過搭接方式由一臺傳遞給另一臺,實現物料的連續輸送,在每臺帶式輸送機的出料口處設置有三通:一通流向料倉倉頂的進料點,一通流向下臺帶式輸送機。此種工藝配置復雜,設備布置繁瑣,設備多,操作起來不方便,故障率也會增高。

因此,如何設計出一種在一臺帶式輸送機上安裝可移動的且能夠多點出料的裝置,使其能夠克服上述缺點,是本領域技術人員亟需解決的問題。

1 結構與工作原理

1.1 結構

本裝置的設計宗旨為在一定程度上、在現有技術中、在一臺帶式輸送機上安裝可移動的出料裝置,以實現料倉倉頂多點進料,解決料倉倉頂多點進料的工藝難點,避免多條帶式輸送機搭接,從而降低工藝復雜程度,使設備及布置相對簡單。移動式多點出料裝置具體結構,如圖1所示。

移動式多點出料裝置安裝在料倉倉頂帶式輸送機的托架上,托架上方布置有機架,機架上固定有移動組件、支撐導向組件等。

1)移動組件包括滑軌、滾輪及驅動機,如圖1(b)、(d)所示。設置有兩個互相平行的滑軌,固定在輸送機托架上且其長度方向與輸送機托架的長度方向平行;滾輪安裝在主傳動軸上且沿著滑軌配合滾動;驅動機安裝在機架上且與滾輪同軸套固傳動連接。

2)支撐導向組件包括導向托架、出料輥、托輥組及出料斗,如圖1(a)所示。導向托架布置在輸送機托架上方且與機架固定,導向托架相對于輸送機托架傾斜布置且其長度方向上的中心線與輸送機托架長度方向上的中心線共面;導向托架遠離輸送機托架的一端轉動連接有出料輥,沿導向托架的長度方向等距轉動連接有多組托輥組。出料輥與多組托輥組共同對帶式輸送機上的輸送帶進行滾動支撐,與導向托架位置對應的輸送帶的運行方向為導向托架靠近輸送機托架的一端至導向托架遠離輸送機托架的一端。導向托架安裝有出料輥的一端固定有出料斗。出料輥與出料斗相鄰布置,輸送帶上的物料能夠輸送至出料斗內,出料斗的出料端布置在輸送機托架一側,如圖1(c)所示。

由上述結構方案可知:與現有技術相比,本設計提供的一種移動式多點出料裝置,即通過在輸送機托架上安裝一個能沿其長度方向滑動的機架。機架上安裝有導向托架和出料斗,輸送帶上的物料能夠沿著導向托架輸送至出料斗內,出料斗的出料端布置在輸送機托架一側,保證安裝有該出料裝置的帶式輸送機具有不同的出料位置,即出料位置可調;當需要對依次排列的多個料倉進行輸送進料時,只需要布置一臺帶式輸送機即可,即簡化了輸送方式,且結構簡單緊湊、操作方便。

3)移動組件包括主傳動軸、主動鏈輪、副傳動軸、從動鏈輪、導向鏈輪及鏈條,如圖1(b)所示。主傳動軸的一端與驅動機的輸出軸同軸固定,且又同軸套固有兩個滾輪和一個主動鏈輪,與機架轉動連接并垂直于滑軌布置。布置在主傳動軸上的兩個滾輪各自與兩個滑軌位置對應;副傳動軸與機架轉動連接且與主傳動軸平行布置,同軸套固有兩個滾輪和一個從動鏈輪,布置在副傳動軸上的兩個滾輪各自與兩個滑軌位置對應;機架上轉動連接有多個導向鏈輪,均布置在主動鏈輪和從動鏈輪之間;主動鏈輪、從動鏈輪及多個導向鏈輪通過一副鏈條傳動連接,可保證驅動機能夠可靠地帶動機架沿滑軌移動。

4)多點出料裝置還包括張緊裝置和張緊輥,如圖1(a)所示。張緊裝置和張緊輥安裝在機架上,張緊輥外壁與輸送帶抵接并與出料輥成“S”型布置,設置為料斗安裝留有足夠的空間,并可改變輸送帶的走向便于與料倉倉頂帶式輸送機有效銜接。另外,張緊裝置通過張緊輥對輸送帶進行二次張緊,可保證出料裝置正逆向移動時輸送帶具有合適的張緊度。

1.輸送帶 2.導向托架 3.機架 4.出料輥 5.主動鏈輪 6.出料斗 7.張緊裝置 8.張緊輥 9.鏈條 10.導向鏈輪 11.從動鏈輪 12.托輥組 13.輸送機托架 δ.輸送帶上行方向(導向托架)角度(°) (a)主視圖

1.驅動機 2.帶制動輪聯軸器 3.主傳動軸 4.滾輪 5.主動鏈輪 6.出料斗 7.鏈條 8.導向鏈輪 9.副傳動軸 10.從動鏈輪 11.滑軌 (b)C向視圖

1.輸送帶 2.出料輥 3.張緊輥 4.滑軌 5.輸送機托架 6.出料斗 7.機架 (c) A向視圖

1.輸送帶 2.托輥組側輥 3.導向托架 4.滾輪 5.副傳動軸 6.滑軌 7.輸送機托架 8.導向鏈輪 9.鏈條 10.從動鏈輪 11.機架 λ.槽形托輥組側輥軸線與水平線間夾角(°) θ.被輸送物料的運行堆積角(°) (d) B-B剖視圖圖1 移動式多點出料裝置結構示意圖Fig.1 Schematic diagram of the structure of the movable multi-point discharge device

1.2 工作原理

需要使用裝置對多個料倉進行輸送進料時,在整機處于正常工作狀態下,先啟動驅動機,驅動機帶動滾輪轉動,使得機架沿著滑軌移動;當出料斗的出料端與一個料倉的進料口位置對應時,驅動機停轉,啟動帶式輸送機并上料,輸送帶上的物料隨輸送帶依次沿輸送機托架、導向托架及出料輥進行輸送;最后,通過出料斗輸送至料倉內。當一個料倉裝滿后,帶式輸送機停機,再次啟動驅動機,使得出料斗的出料端對準另一個料倉的進料口,重復上述步驟,直至多個料倉被填滿。

2 關鍵結構設計

輸送帶經由帶有一定角度的導向托架上行,撓性抵接成“S”型布置的出料輥與張緊輥,最后繞回到料倉倉頂帶式輸送機托架上。其具體運行軌跡關鍵結構簡圖如圖2所示,運行軌跡關鍵結構主要參數如表1所示。

1.輸送帶 2.出料輥 3.張緊輥圖2 輸送帶運行軌跡關鍵結構簡圖Fig.2 Brief diagram of key structure of conveyor belt running track

表1 輸送帶運行軌跡關鍵結構主要參數Table 1 Key structural parameters of conveyor belt trajectory

3 調試運行

調試運行過程大體分為整機運行→出料裝置運行→對接進出料口→受料4個步驟。

3.1 整機運行

輸送帶經由安裝在帶式輸送機的托架、出料裝置,再閉環回到輸送機托架,整機運行前可先不必考慮出料裝置在輸送機托架上的位置。運行時,應首先保證整機運行平穩,無異常聲響,所有旋轉部件應運轉靈活;輸送帶應在輸送機全長范圍對中運行,輸送帶的中心線與輸送機中心線偏差應控制在±40mm之內;輸送帶連接接頭處應平直,在以接頭為中心10m長度上的直線度應≤15mm;帶速應不小于名義帶速的95%;輸送機驅動裝置空載噪聲值應在合理范圍內;拉緊裝置應調整方便,動作靈活,并應滿足輸送機啟動、制動、停機和運行時的工作要求。輸送機運行時,如果裝有清掃器,其應清掃效果好、性能穩定,無異常響動;出料裝置應不出現顫、跳、抖動和撒料現象;各種安全保護裝置應反應靈敏,動作準確可靠。

3.2 出料裝置運行

整機運行滿足上述各項要求后就可以啟動出料裝置。出料裝置的正向、逆向移動都要檢查,運行時要時刻檢查滾輪在滑軌上的配合情況;檢查鏈條在主動鏈輪、從動鏈輪、導向鏈輪上的嚙合情況;檢查張緊輥對輸送帶進行二次張緊情況,調整張緊裝置保證輸送帶具有合適的張緊度;檢查帶制動輪聯軸器在驅動機停轉后,由于慣性作用對整體出料裝置的影響。

3.3 對接進出料口

驅動出料裝置使其出料斗的出料端逐一對準料倉的進料口,技術要求是進料口橫截面輪廓線在出料口橫截面輪廓線范圍內。這種對接進出料口方式可以目測完成也可以自動對接完成,自動對接是在料倉的進料口處設置有感應器,當出料斗的出料端對準料倉的進料口時感應器動作且動作信號反饋給驅動機使其停止。

3.4 受料

完成進出料口對接后就可以上料負荷工作,上料時應逐步提高輸送量直至達到略高于設計輸送量(80t/h)為止。需要注意:當導向托架、出料斗、機架在負荷運轉時,不應出現堵料、顫、跳、抖動和撒料現象。

4 生產試驗與結果

4.1 生產試驗基本條件。

生產試驗基本條件,如表2所示。

表2 試驗基本條件Table 2 Basic conditions of test

續表2

4.2 計算出料裝置理論質量輸送量

理論質量輸送量為

Qm=3600Sγκρ

式中S—輸送帶上物料的最大橫截面面積(m2);

γ—輸送帶速度(m/s);

κ—帶式輸送機傾斜系數;

ρ—被輸送散狀物料的堆積密度(t/m3)。

根據GB 50431-2008《帶式輸送機工程設計規范》表3.1.4傾斜系數、附錄A輸送帶上物料的橫截面面積取κ=0.95(δ=10°),S=0.026 59m2(B=650,λ=20°,θ=10°),此次準備試驗的被輸送散狀物料是玉米種子,故取ρ=0.75t/m3,把這些數值代入上述公式中計算得出Qm=85.25t/h,滿足GB 50431-2008《帶式輸送機工程設計規范》要求的理論質量輸送量應大于設計輸送量(80t/h)的要求。

4.3 試驗方法

4.3.1 帶速測定

用測速儀測定輸送帶表面速度,換算后速度單位為m/s。

4.3.2 輸送量的測定

輸送機滿載正常運行后,進行實測帶速后停機,沿輸送機運行方向減去由于停機時間輸送機從加料點慣性運行所行走的距離,同時減去卸料點變截面距離的影響,取扣除上述兩段的中間段中任取不少于3處單位長度上堆積的物料質量,再根據實測帶速計算出輸送量的平均值。

4.3.3 輸送帶對中運行測定

輸送帶正常運行至少2個循環后停車,任選3處用鋼板尺測定導向托架上輸送帶與托輥組側輥的偏差,同時測定出料輥與張緊輥上輸送帶跑偏的距離。

4.4 試驗結果及分析

試驗只列出3種試驗項目的試驗方法,其它試驗項目是通過目測方式完成,包括整機和所有的重要部件的工作狀態、外觀質量、安全標識及標牌等。試驗檢測結果如表3所示。

表3 試驗檢測結果Table 3 Test results

試驗檢測結果表明:通過驅動出料裝置使其出料斗的出料口逐次對準4個料倉進料口,在輸送機滿載運行時,試驗檢測的各項技術指標均能達到設計技術要求及國家標準規定的要求。需要說明的是:此裝置設計的名義帶速較低(1.25m/s),主要考慮輸送的物料是玉米種子,為了防止破碎優先選取較低數值;另外,導向托架角度試驗結果(10.3°)雖然是正偏差判定為合格,但在實際應用時應考慮物料在導向托架的穩定性及在出料輥的拋料情況,負偏差也不能說其不合格,應充分考慮角度過小會使導向托架過長,綜合考慮后且經過實踐應用證明導向托架角度設計為10°較好。

5 結論

1)創新設計了一種在一臺帶式輸送機上設置有可移動的出料裝置,實現料倉倉頂多點進料,解決了料倉倉頂多點進料的工藝難點,避免了多條帶式輸送機搭接,降低了工藝復雜度,設備及布置也相對簡單,結構新穎。

2)設置有張緊輥與出料輥且它們成“S”型布置,給出料斗安裝留有足夠的空間,并改變了輸送帶的走向,能夠與料倉倉頂帶式輸送機有效銜接。

3)安裝有張緊裝置,可通過張緊輥對輸送帶進行二次張緊,保證出料裝置正逆向移動時輸送帶具有合適的張緊度。

4)出料口定位準確,整機運行平穩,無異常聲響,沒有出現堵料、顫、跳、抖動和撒料現象,所有旋轉部件運轉靈活。

5)輸送量、帶寬、名義帶速、行走速度、導向托架角度等設計合理,適應性廣,整機運行可靠性好。