基于pro／e的選煤樓漏煤筒的設計

邊 越

（山西大同煤集團煤峪口礦，山西 大同 037041）

引言

煤礦選煤樓在改造過程中會遇到煤流線路的改變問題。煤流改變意味著相關的設備布置和漏煤通道的改變。在改造過程中漏煤通道的改造是改造的難點和重點。在改造過程中，簡單的改造只需要加裝新的皮帶，復雜的改造則需要局部改變選煤系統的廠房結構和漏煤筒的結構。煤峪口礦的選煤系統需要改造漏煤筒的送煤角度和長度，需要設計一個能夠滿足煤炭運輸的漏煤筒，在設計的過程中使用了三維設計軟件pro／e簡化了設計過程。

1 設計過程

1.1 設計條件

選煤系統需要在高度差為6.7m，夾角為20°的兩部皮帶之間設計出一個輸送煤角度為45°的漏煤筒。設計條件示意圖如圖1所示。

上部皮帶為寬度為1m，帶速為2m／s，皮帶出煤點距離地面高度為1.36m。漏煤孔為0.93m×0.93m。孔中心距離下部皮帶中心為0.9m。在距離頂3.2m的位置上有0.4m×0.4m的結構梁。下部皮帶寬1m。要求煤炭從漏煤孔下落至下部皮帶并且不能砸壞下部皮帶［1］。

圖1 設計條件示意圖（m）

1.2 設計分析

漏煤孔的位置因為樓層結構的原因無法改變位置和方向。漏煤孔與下部皮帶不但有角度而且中心不在一條線上。這樣設計漏煤筒時就要對漏煤筒進行變角。變角可以分為軸向變角和沿平面變角。所謂軸向變角就是讓漏煤筒的進煤口和出煤口在軸向上旋轉一個角度。平面變角就是制作一個類似彎頭的漏煤筒。

使用彎頭漏煤筒對該處進行變角會多次改變煤流方向，會造成漏煤筒安裝不便，使用過程中會造成檢修不便。因此使用軸向變角漏煤筒能讓煤流一次落下，更為合理。

1.3 變角漏煤筒的設計

在設計軸向漏煤筒的時候改變怎樣的角度，每塊板材的幾何形狀如何確定是非常復雜的。在此為了使設計簡化直觀使用了pro／e進行參數化設計。

所謂參數化設計就是大體設計好軸向變角漏煤筒的外形結構，根據需要修改變角角度，讓程序自動生成每塊板材的外形結構。這樣設計出的漏煤筒結構合理，數據精確，便于正確安裝和加工。

在設計軸向變角漏煤筒時要充分考慮制造該筒子的加工難度。當筒子總體高度較高時，拼接每塊板材將費大量的電力和人工。只要能夠滿足漏煤筒變換角度這一要求，筒子做得越小越好，便于工人手工調整和組裝。調整安裝好的軸向變角漏煤筒如圖2所示。

圖2 變角漏煤筒示意圖

變角漏煤筒在設計過程中上鎖扣與下鎖扣之間的角度是可隨時調節的。這一角度變化后拼接變角漏煤筒的板材的外形自動變化。將變化后的板材的外形進行量取就可以繪制出加工的零件圖。該變角漏煤筒的高度設置為420mm變換的角度，根據漏煤筒與皮帶之間的角度靈活調整［2］。

1.4 拐彎漏煤筒的設計

煤流在經過變角漏煤筒后需要經過一個傾斜的坡度滑向皮帶。這個傾斜的坡度角度由漏煤筒的工作要求和周圍的安裝空間決定。安裝角度越靠近30°越好，這樣煤炭就會在漏煤筒中得到充分的緩沖。當漏煤筒角度小于30°時，煤炭就有可能在漏煤筒中發生滯留從而堵塞漏煤筒。為了保險將漏煤角度設置為45°。在軸向變角漏煤筒的下部設計一款彎筒就能讓煤流順利變向了。彎筒的設計如圖3所示。圖中中軸線是可以根據漏煤筒的位置在軟件中任意調整的。當漏煤筒的開口落在下部皮帶時就可以將此時的中軸線的角度設定位彎筒的角度。為了方便加工，該角度設置為60°。煤流在此時會以較快的速度滑向下部皮帶，會對下部皮帶造成沖擊。但是當漏煤筒的角度小于該角度時，漏煤筒又會與下部的橫梁產生干涉。為了減少漏煤筒對皮帶的沖擊需要設計一個漏煤筒的出口。

圖3 彎筒的整體效果

1.5 漏煤筒出口設計

漏煤筒的彎筒及延伸部分與平面夾角為60°，出口設計為45°。這樣能夠減少煤炭對皮帶的沖擊，同樣的出口是一個小角度的彎筒。在漏煤筒的最后一節上漏煤筒向上彎曲15°，從出口處到折彎處留有0.8～1.0m的距離。這樣做是為了減少煤炭在此處聚集。當煤流走到折彎處時流速會變慢，后面涌來的煤流會堆積在此處。所以變角后的彎筒不宜太長，盡量在煤流的沖擊下能保持通暢，而且變角的彎筒設置在最后一節方便更換鋼板和檢修。

1.6 整體參數化設計

在大體上構建好模型后，在pro／e繪圖模塊的組裝空間里將所有零部件安裝在廠房中，進行調整。對軸向變角漏煤筒進行角度的優化。對斜漏煤筒的長度進行測量，確定每節漏煤筒的具體長度。觀察鎖扣周圍是否有足夠的扳手空間。這個系統與周圍環境是否發生干涉。最終對圖3所示的漏煤筒進行整體優化后就可以將漏煤筒逐個分解測量出零件加工圖了［3］。

2 創新點

使用pro／e對整個設計進行優化提高了設計效率；使用參數化設計減少了計算量提高了設計精度；設計直觀可從不同角度觀察；節省設計時間。

3 結論

3.1 社會經濟效益

該漏煤筒的設計解決了本礦煤炭篩選系統改造時遇到的難題，節省了煤炭運輸的時間，按每月節省1h約運輸原煤10t，每噸400元計算，全年可為礦創造經濟效益400×10×12＝4.8萬元。如果按節省一部中間緩沖皮帶約10萬元計算，共可創造經濟效益4.8＋10＝14.8萬元。

3.2 應用前景

該漏煤筒的設計方法可以解決大多數上下皮帶不平行且有偏距的問題，在類似情況下可推廣使用。

［1］ 林清安.pro／engineer野火4.0工程圖制作［M］.北京：電子工業出版社，2008.

［2］ 邊越.pro／e在煤礦機械設計中的應用［J］.科技信息，2009（2）：280.

［3］ 成大先.機械設計手冊［M］.北京：化學工業出版社，2006.