帶式輸送機用新型四工位伸縮頭的研制與應用

宿立偉 唐麗英

（北方重工集團輸送設備分公司，遼寧 沈陽 110141）

1 主要技術參數

本項目新型四工位伸縮頭裝置屬自主研發、設計及生產。由于膠帶機的輸送量大（設計運量 5000t/h），運行速度快（3.75m/s），承受張力大（560KN），這就對伸縮頭的剛度、強度、行走都提出較高要求。在該產品研發過程中，對伸縮頭的受力進行了大量分析和計算，最終確定伸縮頭的主要參數如下，可保證整個伸縮頭裝置在的理想速度下穩定運行。

設計運量 Q（t/h）：5000；

輸送帶寬 B（mm）： 1400；

膠帶機帶速（m/s）： 3.75

伸縮頭機長L（mm）： 27150；

頭部張力（KN）： 560

行走速度V（m/s）： 0.14；

伸縮行程 S（mm）： 19420；

最大輪壓 F（KN）： 238；

變頻電機功率P（KW）： 37；

11月10日該兩測點所在部位土方僅開挖到基坑深度的中部，且已經停止土方開挖，墻體變形雖然暫時穩定，但是已經產生的變形量過大，主要是施工因素所致。

2 伸縮頭工作原理

本設計是一種頭部移動給料裝置，按設計要求伸縮頭裝置每小時要將5000 噸球團原料分別卸下分配到四個料倉，因此伸縮頭裝置必須在四個料倉頻繁的往復移動，是一種帶式輸送機用新型伸縮頭裝置。

伸縮頭裝置裝有銷齒驅動裝置，電機通過減速器齒輪與安裝在機架上的齒條嚙合，驅動伸縮頭裝置在軌道上行走，并通過行程開關控制伸縮頭在不同卸料位置準確定位，可以將輸送機運來的物料分流到不同的下一條輸送機上。

3 伸縮頭結構及主要部件

主要結構包括：伸縮頭車架、行走輪、車架走行驅動裝置、改向滾動、頭部護罩與落煤斗，導流板和清掃器所組成。車架上裝有改向滾筒，頭部護罩、落料斗、托輥，驅動裝置拖動，沿軌道移動。

4 幾個主要部件具體實施方式

4.1 驅動部分的設計

4.1.1 結構方面：在驅動部分結構的設計上，考慮到四工位車體本身較長、車架較重所以將驅動部分獨立設計在地面上與車架分別安裝，這種設計不僅使車架重量減輕還避免了由于車架安裝及制造誤差等原因造成的伸縮頭運行不穩定因素，使車體運行更加平穩、安全、可靠。

4.1.2 主要參數選擇：從原始數據計算結果可知，本伸縮頭裝置受力較大；機長較長；四個工位要求，屬于大型重載伸縮頭裝置，考慮到重載起動時起動困難，瞬時沖擊大等因素，采用軟起動技術比較合理。

主要優點：

1）起動時調速精度高；2）可以變速運行；3）調速范圍大；輸出轉速大范圍可調,穩定的轉速可從10～100%任意調節,從而為安裝、調試、檢修、提供了條件；4）在高速軸上可配置制動器。

基于以上考慮本設計對驅動部分進行了如下配置：

驅動部分主要參數表

4.2 車體行走機構：由于本伸縮頭重載、低速移動，所以車體的移動采用了銷齒條傳動機構。

銷齒條傳動的特點：①銷齒條傳動是屬于定軸齒輪傳動的一種特殊形式。由于銷齒條的輪齒是圓銷，與一般齒輪相比，具有結構簡單、加工容易、造價低、拆修方便等優點。②銷齒條傳動是適用于低速、重載、潤滑條件差及惡劣的工作環境的一種機械傳動。銷齒條傳動機構見圖1

圖1

4.3 錨定裝置的設計

運用電動錨定裝置（車體兩側的兩個電動推桿），在工作指定工位停車后對車體進行固定，防止在工作時由于膠帶運轉速度快，膠帶機張力大等其它因素所產生的車體移動，使伸縮頭裝置可以精確的在每一個工位進行安全卸料。并且可以擺脫人工手動錨定實現電動控制，提高生產效率。

具體工作過程如下：當伸縮頭要運行時，首先需將膠帶機上物料卸凈膠帶機停機，然后錨定裝置上的電動推桿工作，推桿收縮，到達收縮極限位置時行程開關動作使推桿停止工作，使錨定裝置上的卡銷從錨定裝置架中脫開，到達收縮極限位置時行程開關動作使推桿停止工作，從而解除錨定。然后伸縮頭的行走驅動裝置工作，伸縮頭移動。當伸縮頭移動到所需工位，工位上的限位開關動作，信號反饋到控制系統，伸縮頭的行走驅動裝置停止工作，伸縮頭停止移動，隨后錨定裝置上的電動推桿工作，電動推桿的推桿伸出，將錨定裝置上的卡銷推進錨定裝置架的卡槽中，到達伸出極限位置時行程開關動作使推桿電機停止工作，從而實現錨定，啟動膠帶機。見圖2

圖2

4.4 漏斗：頭部漏斗安裝了可調料流擋板，可減小料流對漏斗的沖擊，并保證落料中心與受料輸送機的中心一致，防止受料輸送機跑偏。

5 設計創新

在該產品研發過程中，對伸縮頭裝置的行走驅動（變頻電機）、機架、錨定裝置等各部件的合理性、可靠性、安全性進行了大量分析和研究，保證產品可靠安全運行，滿足工藝、設計各方面的要求。整個設計過程和設計方案得到用戶方技術人員一致認可并同時產生了幾個國內首創：

5.1 所述的在新型伸縮頭上設有四工位，在國內是首創：在以往的設計中常見的是二工位或三工位伸縮頭。

5.2 所述的新型伸縮頭大張力（560KN），在國內是首創。

5.3 所述的新型伸縮頭機長最長（27.15m），在國內是首創。

結論

本項目已經在阿曼蘇哈港碼頭料廠使用，運轉情況良好。

該機的研制成功標志著我國伸縮頭裝置設計、制造達到國際先進水平，填補了國內空白。其設計理念可為以后伸縮頭裝置設計提供良好借鑒。

[1] 機械工業部北京起重運輸機械研究所《DTII 型固定式帶式輸送機設計選用手冊》[Z].

[2] 宋偉剛.通用帶式輸送機設計[M].北京：機械工業出版社，2006.