側式懸臂堆料機的方案確定及整機設計

佟云龍 韓志永

（北方重工集團有限公司裝卸設備分公司，遼寧 沈陽 110027）

1 按基本參數確定設備方案

1.1 堆料方式的選擇。

堆料方式分為人字形堆料和定點堆料兩種。選擇哪種堆料方式取決于工藝對于均化比的要求。一般來說，主料要求顆粒均勻，均化效果好。于是采用的是人字形堆料方式。輔料相對工藝要求差，可用定點堆料方式。

堆料方式不同，與之配對的取料機取料方式的也不同。人字形堆料方法堆料機在料堆作業范圍內往復行進堆料，配合橋式刮板取料機全斷面取料，在斷面方向上各料層均勻分布。

定點堆料就是從一個固定的點開始堆料，在此位置達到預設的堆高后，按電氣程序移動相應距離開始另一點的堆料，直至完成整個料堆的作業。配合的是側式刮板取料機，采用側面取料。對均化比的要求不高。綜上所述，我們可以根據物料種類、堆料方式、取料機形式來確定堆取料機的配合是否合理。

1.2 儲量的計算

一個料場中，由于儲存物料種類的不同，可能在長方向上布置了幾個料堆。我們要分別對其進行儲量的核算。以單個的一個料堆為例：

圖1

原始參數：石灰石，容重：γ=1.4t/m3， 物料安息角α=35度，堆高H=12.5m，堆底寬A=35.5m，要求儲量T=40000t

堆截面積F：

堆總體積U：

端堆體積U'：設料堆兩端為理想半圓錐，兩端合成可看成一個圓錐體。

可以求出料堆長度

料堆總長度

用這個數值和料場工藝布置圖中的料堆長度作比較，可判斷出是否達到額定的儲量。

1.3 堆料層數與均化比

原始參數：堆料能力：Q=800t/h，堆料機行走速度V=20m/min

可算出：單元料層截面積

堆料層數和粒度有關，料堆每層厚度小于物料粒度會產生離析現象，不利于物料均化。

1.4 地面基礎布置

地面的布置方面主要是軌道基礎和電纜坑位置的選擇。

軌道基礎首先預設停車位置，把車檔的位置確定下來。注意要留有一定的緩沖距離。然后計算軌道的長度。軌道最長的位置，是堆料機停車后，尾車一端最后一個車輪的停車位置，再留一定的余量。

電纜是提供堆料機動力和控制信號的來源。在料場長方向上，由于堆料機的特殊結構，不是單純的把料場的中間點作為電纜坑的位置點。這樣固然可以滿足配送的需要，不過卻不得不人為加長尾車行進方向上的電纜長度，浪費了材料。原因是相對于料場而言，堆料機上電纜卷盤的左右行駛距離不是對稱相等的。所以電纜坑的位置，應是電纜卷盤在左右兩極限位置停車時，所產生距離的中間點作為電纜坑的最佳地點。即節約了成本，也使電纜長度合理。

2 細化堆料機內部結構設計

根據不同料場的特點，在滿足工藝的要求之后，堆料機的基本形式就定下來了。接下來就要對堆料機的各部件進行設計。堆料機主要由：配重系統、行走機構、堆料臂架、液壓系統、尾車、動力電纜卷盤、控制電纜卷盤、控制室、行走限位裝置等組成。工作時，物料通過來料車上的來料皮帶被源源不斷的送到堆料臂架上，堆料臂架按設定的程序或定點堆料或往復堆料進行堆料作業，在達到堆高要求后，臂架上仰至最高角度，準備換堆作業。在臂架上仰下俯的堆料作業過程中，行走機構帶動整機在軌道上行進。各部件協同作業，完成堆料任務。

2.1 配重系統

現在的配重一般采用的是鋼筋混凝土結構，而不采用以前配重箱和配重塊的結構。現場制作，節約生產和運輸的成本。配重的合理加載是要保證重心在兩軌之間。

2.2 懸臂部分

懸臂架由兩個變截面的工字型梁構成。橫向用鋼板連接成整體。工字型梁采用鋼板焊接成型。因運輸限制，臂架廠內分段制造，現場焊接焊接成整體。

懸臂架上面安有膠帶輸送機，膠帶機隨臂架可上仰、下俯。首先要確定帶寬、帶速等參數，再設計與之配套的臂架鋼結構。

比如，堆料量Q=400t/h，煤γ=0.9t/m3

以DTII型膠帶輸送機手冊為參考，先根據帶速V，帶寬B與能力Iv之間的關系表格，初定帶寬和帶速的值。

按手冊初選Iv=496，對應B=800，V=2m/s。

則實際運量能力Iv'

=Iv*γ*k=496*0.9*0.89=397.296<400

K：傾斜輸送機面積折減系數

假設不成立。加大一檔。

選Iv=620，對應B=800，V=2.5m/s，其余不變。

則實際運量能力Iv'

=Iv*γ*k=620*0.9*0.89=496.62>400

假設成立。

再核一下帶寬。

Q=S*V*γ*k

S：膠帶機物料最大橫截面積;V：帶速;γ：容重;k：傾斜輸送機面積折減系數

將各已知值帶入上述公式，可推導出橫截面積S小于DTII型膠帶輸送機手冊中的標準值，則合理。若大，按上述步驟加大一檔，重校核。

值得注意的是，在膠帶機的落料端，設有擋料板，和皮帶拉緊裝置。在皮帶張緊后，擋料板用于調節落料的軌跡，使料堆中心線不產生太大的誤差，以免料堆傾斜，覆蓋一側軌道。

2.3 行走機構

行走機構由支架和行走驅動裝置組成。支架與上部懸臂鉸接，堆料臂的全部重量壓在支架上。立柱下端外側與一套行走驅動裝置連接，內側與一套行走驅動裝置連接成一體，每個端梁配一套驅動裝置，驅動裝置共兩套。

圖 2

行走驅動裝置采用三合一齒輪減速電機—車輪系統的傳動形式，驅動系統的同步運行是靠結構剛性實現的。

功率的計算：

P：整機總重（Kg）；w：摩擦阻力系數取w=0.006；F：膠帶阻力（Kg╳g）；D：車輪直徑（m）；n：電機轉數；（r/min）；K：備用系數，堆取料機中通常取用1.4 ；i：總傳動比；m：電機數量；

上述公式可直接計算出行走所需的功率，應用此公式時，要求已知電機轉數和數量，在計算之初就要確定好。n為單臺電機的功率，整機行走驅動功率值為n×m，通過以上計算得到的功率可以作為初步設計值應用。

2.4 來料車

堆料膠帶機從來料車通過，將堆料膠帶機運來的物料通過來料車卸到懸臂的膠帶機上。來料車由卸料斗、斜梁、大小立柱、平臺等組成。設計時要注意的是，來料車的尾部不宜過長。因為一般來料車的尾部是懸空設計，尾部太長在走行時，會造成抖動嚴重的現象。

來料車傾斜角度的設計源于堆高的高度。料堆越高，堆料臂架上仰角度也越大，來料車自然也隨之抬高。一般設計中來料車的角度常取15-16度。當出現尾部過長時，也可增加1-2度。使全局合理。

2.5 液壓系統

液壓系統實現懸臂的變幅運動。液壓系統由液壓站、油缸組成，液壓站安裝在立柱下部的平臺上，而油缸支撐在支架和懸臂之間。

2.6 電纜卷盤

動力、控制電纜卷盤由單排大直徑卷盤、集電滑環、減速器及力矩堵轉電機組成。提供整機動力和傳遞與中控室的信號。

動力和控制電纜卷盤的選取原則是：先選取對應的電纜，根據堆數、長度、壓降等方面，選擇對應的電纜。根據電纜的重量、對地高度等參數，選擇對應的卷盤型號。

2.7 控制室

控制室的選定不是隨意的。它的原則是，根據電氣控制柜的數量和大小，來確定控制室的大小。方向上要注意的是，在面向料堆側有可隨時觀測的大窗口設計。這才是合理的布局，方便堆料作業時的控制。

其它還有許多需要主設人員考慮的方面，比如說，當地的海拔、氣候條件、是室內作業還是露天作業。相對的就要考慮是否采用高原電機，防塵、防水等級。再者當地是三相幾線制的電源，頻率。設計中的各個細節都要仔細分析，才能保證設備的正常動作。

結語

對產品各部件全盤的掌握和了解是進行整機設計的基礎。當著眼于全局時，一要保證設備的參數和性能可以滿足客戶對于堆料機的作業要求，二要保證堆料機在料場中與其它接口設備的順利相接。這樣，才能使作為非標設備的堆取料機達到合格的設計要求。

[1]高長明.礦物原料預均化[M].北京：中國建筑事業出版社，1983.

[2]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[M].北京：冶金工業出版社，1994.