水泥裝卸車的設計

摘 要：“十五”期間，隨著我國PC窯水泥的蓬勃發展，我國水泥機械裝備制造業在做出相應貢獻的同時也或得了顯著的發展和提升。在推廣散裝水泥的同時，袋裝水泥還是我國目前水泥生產的主要方式，但袋裝水泥在裝車時需要耗費大量的人力，輥子輸送機是一種用途廣泛的連續運輸設備，近年來出現了大量的以輥子輸送機組成的各種生產線和裝配線。本文基于對以上情況的了解與熟悉并對其進行了深入的調查研究，就如何提高水泥制造業的經濟效益和其產生的社會效益，簡要介紹了以輥子輸送機為主的水泥裝卸設備——水泥裝卸車。

關鍵詞：袋裝水泥；裝車系統；卸料

中圖分類號：TH24 文獻標識碼：A 文章編號：1674-7712 （2014） 16-0000-01

隨著水泥生產量的增加，水泥裝卸的勞動強度增大，加之其工作環境惡劣，粉塵對搬運工身體健康影響大，因此為適應大型水泥企業汽車袋裝水泥的需求，節省裝車的勞動力，提高裝車的效率，減少搬運、裝卸過程中所造成的破袋現象，設計一種水泥裝卸車，它主要將水泥從包裝機下面的輸送帶運出來的水泥袋通過該機直接傳送到汽車斗上。落后的水泥裝卸方法已經成為當今建筑工程的致命傷，徹底改變水泥的裝卸方法勢在必行。

一、裝車機的設計

（一）簡述。裝車機能實現的動作為：整機行走機構，物料水平傳送，物料俯仰傳送，物料計數。

圖1 水泥裝車機示例圖

（二）中間橫梁機構的設計與計算。中間橫梁機構承受循環往復力的作用，負載情況經常發生變化，因而構件承受隨時間變化的交變應力，往往易造成構件破壞，是承受循環載荷的基礎構件，其結構強度直接影響裝車機的可靠性和工作性能。橫梁出現斷裂或裂紋后不能修復，必須報廢，這將造成經濟損失。為此，有必要對橫梁的斷裂強度及壽命進行研究，從而改進設計和制造水平，提高使用壽命。在這些工作之前，須建立構件的計算模型并找到相應的計算方法。

二、計算方法研究

（一）幾何尺寸滿足平面問題的要求。裝車機的橫梁長L=4000mm，寬W=700mm，壁厚B=12mm，各板厚度均勻，與長寬相比板厚相對較小。根據經典薄板理論，厚度小于中面輪廓尺寸1/5的為薄板。B/L，B/W均小于1/5，及橫梁的厚度均遠小于其他兩個方向的尺寸，所以橫梁所用材料為薄板類，其計算屬于平面問題。應從斷力學角度確定其計算方法。根據板的斷裂韌度測試對板厚度的要求，厚度B與斷裂韌度Kic有如下關系

從上式看出，厚度B>262mm的構件應按平面應變進行計算。裝車機橫梁的厚度為12mm，因而其力學計算應屬于平面應力問題。

另一方面，構件的斷裂韌度K與板厚的關系，板越薄，斷裂韌性越大。按照橫梁的材料，橫梁板的斷裂韌度要遠大于K。所以裝載機橫梁的斷裂破壞與選材無關。

（二）材料強度滿足線性彈性斷裂力學要求。在線彈性斷裂力學中，把裂紋體視為線彈性材料，利用線彈性斷裂力學的方法分析裂紋尖端的應力場、位移場以及與裂紋擴展有關的能量關系，并由此找出裂紋擴展的物理量。這樣分析得到的結果是，只要裂紋尖端的塑性區尺寸足夠小，經過適當的修正，利用彈性斷裂力學的方法分析也是有效的。

（三）計算應力水平符合線彈性斷裂力學要求。根據裝載機的橫梁工作狀況和幾何尺寸，可假定橫梁內部應力分布為帶中心穿透裂紋的無限大板并且應力分布均勻。

用解析法求得裂尖處P（r，θ）（r

而近似解為：

因此近似解的相對誤差為：

由式可見，近似解相對誤差的絕對值將隨著r/a的增大而增大。當r/a=1/5時其相對誤差為13%，當r/a=1/10其相對誤差降到6.9%，一般情況下，相對誤差小于7%工程上是可以接受的。因此取r/a=1/10時，線性力學的近似解能夠符合工程要求。對平面應力問題，塑性區半徑為；

（四）電機功率的計算。根據公式 N=KNo/n

已知：No=2.01kw，傳動滾筒n=0.9，選用JO2型電動機K=1.0

將以上各數據代入公式得：N=KNo/n=1.0x2.01/0.9=2.23kw

（五）輸送帶最大張力計算。經查表（按不打滑條件計算）：Smax=K4No/V（K4=191）

Smax=191x2.01/1.2=320（kg）

按垂直條件計算：

Smax=K5Y+K6H+K7No 經查：K5=260，K6=65，K7=82

代入計算得：Smax =K5Y+K6H+K7No=260x2.2+6.5x4.565+82x2.01

=572+29.67+164.82=766.52（kg）

（六）傳動滾筒軸上的制動力矩計算。MT=66D/V（0.00546QH-No=66x0.4/1.2x（0.00546x4.565-2.01）=10.61（kg.m）

三、結束語

水泥裝卸車是一種連續的運輸設備，其運行阻力小，消耗動力少，運行費用低，結構簡單故障率低，能最大限度的減輕裝卸工的勞動強度，為企業的生產者帶來最大的效益。設計過程中，設計到過去所學的知識種類很多，從側面鞏固了我對專業知識的理解和掌握，同時提高了我的獨立思考與查閱資料的能力。

參考文獻：

[1]濮良貴.機械零件（第四版）[M].北京：高等教育出版社出版，1987.