篩前溜槽的設(shè)計和選型

李軍

（霍州煤電集團(tuán)呂梁山煤電有限公司方山縣店坪煤礦，山西 呂梁033100）

0 引言

篩前溜槽在煤礦地面生產(chǎn)系統(tǒng)和選煤廠中應(yīng)用極為廣泛，其多用于篩分間和筒倉的物料輸送、分配、轉(zhuǎn)載的切換，保證物料沿工藝流程規(guī)定的線路連續(xù)運行，從而達(dá)到連續(xù)生產(chǎn)的目的。因此，篩前溜槽設(shè)計的好壞對選煤廠的正常生產(chǎn)有著直接的影響。篩前溜槽的設(shè)計過程中，對各種影響因素應(yīng)考慮周到，以免造成溜槽在應(yīng)用過程中出現(xiàn)噪聲高、粉塵大、破碎率高、溜槽散料、破損等故障，既影響選煤廠的正常生產(chǎn)，又增加了不必要的生產(chǎn)成本。所以，進(jìn)行篩前溜槽的設(shè)計時應(yīng)先進(jìn)行分析，在分析的基礎(chǔ)上加以改進(jìn)［1］。

1 篩前溜槽的設(shè)計

1.1 設(shè)計原則

篩前溜槽的設(shè)計要點是：保證物料在溜槽傳送過程中自由穩(wěn)定地流動，避免物料在溜槽傳送中產(chǎn)生堆積和堵塞，盡可能地減少物料對溜槽的磨損，減少粉塵的產(chǎn)生，降低噪聲等。

設(shè)計前應(yīng)考慮溜槽擺放位置的空間環(huán)境，根據(jù)空間的大小選擇不同結(jié)構(gòu)的溜槽。溜槽的基本結(jié)構(gòu)確定后則需要考慮：轉(zhuǎn)運物料的種類、粒度的大小、特性、含水量、落差及傾角等因素。

1.2 篩上物料運動軌跡［2］

進(jìn)行篩前溜槽設(shè)計，首先應(yīng)確定篩上物料的運動軌跡。由于篩機多選為振動型并且篩面有一定的傾斜角度，因此，物料呈現(xiàn)出的受力情況如圖1所示。

單軸篩的物料運動的平均速度的經(jīng)驗公式為

式中：KQ為修正系數(shù)；N為常數(shù)，N=0.18 mm/s；n為振動次數(shù)，min-1；A 為振幅，m；g為重力加速度，g=9.81 m/s2；α 為 篩面傾角。

雙軸振動篩（或叫直線振動篩）的物料運動平均速度的經(jīng)驗公式為

式中：A為振幅，mm；δ為振動方向角；ω為角速度，rad/s；Cd為傾角對平均速度的影響系數(shù)；Ch為料層厚度影響系數(shù)；Cm為物料形狀影響系數(shù)，對塊狀物料取0.8～0.9，對顆粒物料取0.9～1.0，對粉狀物料取0.6～0.7；Cw為滑行運動影響系數(shù)。

根據(jù)式（1）、式（2），可以計算出物料在篩上的平均速度，以此對物料軌跡預(yù)測后確定篩前溜槽的位置及寬度和高度。

1.3 篩前溜槽設(shè)計

首先，根據(jù)物料顆粒的大小、特性等相關(guān)性質(zhì)及受煤篩機的空間布置和各篩機的相關(guān)參數(shù)，得出物料的預(yù)拋落軌跡，根據(jù)物料軌跡及現(xiàn)場空間情況，初步?jīng)Q定采用的溜槽的形式。其次，進(jìn)行溜槽相關(guān)技術(shù)參數(shù)的選取和計算。根據(jù)運輸量和最大粒度，溜槽斷面面積

圖1 物料在篩子上的受力分析

式中：A為溜槽斷面面積，m2；Q為輸送量，t/h；φ為裝滿系數(shù)，對于煤取0.3～0.4，對于矸石取0.2～0.3，斷面大時取大值；γ為輸送物料的松散容量，t/m3，對于煤γ取0.85～1，對于矸石γ取1.6；v為物料在溜槽底板上的運動速度，m/s。

需要注意的是，為避免物料在運行時堵塞，在設(shè)計溜槽實際寬度時，所取斷面面積應(yīng)比計算值大一些，溜槽起始端寬度通常應(yīng)為受煤篩機面寬度略大100 mm左右，橫向長度應(yīng)略大于物料離開篩機時的預(yù)拋射軌跡距離。

根據(jù)物料粒度、水分、安息角等性質(zhì)，選擇溜槽傾斜角度，在確定溜槽傾角時，應(yīng)進(jìn)行速度計算，并保證溜槽末端物料可以在篩機啟動后，溜槽內(nèi)存煤不會堵塞溜槽。一般情況，溜槽傾角應(yīng)比物料本身的安息角略大2°～5°。

根據(jù)物料硬度，運動軌跡，確定溜槽的材料及厚度。一般情況下，由于物料主要對溜槽傾斜處造成一定摩擦，故該處厚度應(yīng)選大一些（8～10 mm），當(dāng)溜槽輸送磨蝕性物料及物料在溜槽內(nèi)運行速度較大時，溜槽斜板處和側(cè)板處應(yīng)選擇鋪設(shè)耐磨襯里，相對地，上板機溜槽垂直段的側(cè)板所受摩擦力較小，板厚相應(yīng)可以選擇小一些（6mm左右）。

由于物料運行高度一般較大，且物料在溜槽垂直段通常是加速運動的，為了減少塊煤的破碎率，物料落差應(yīng)盡量減少。因此，可以增加溜槽的傾斜段，且溜槽傾角不宜過大，當(dāng)物料落到受載物上，由重力產(chǎn)生的末速度在溜槽垂直方向的分量就會減小。溜槽垂直段高度一般在1.5～2.0 m左右。

最后，根據(jù)溜槽所處空間環(huán)境及工藝流程的需求，并結(jié)合物料性質(zhì)、拋落軌跡及速度計算值，確定篩前溜槽結(jié)構(gòu)及布置。同時，需考慮噪聲和粉塵的因素，避免物料破碎，溜槽的磨損，保證溜槽的暢通，最終確定溜槽的形狀、結(jié)構(gòu)和方向。

1.4 篩前溜槽結(jié)構(gòu)

1）傾斜型溜槽。傾斜型溜槽如圖2所示，物料從篩子流下后直接進(jìn)入溜槽，然后沿溜槽滑送到傳送帶。

圖2 傾斜型溜槽

該結(jié)構(gòu)的溜槽具有物料進(jìn)入溜槽后直接滑送到傳送帶，速度快，傳送效率高。不會出現(xiàn)物料堆積的現(xiàn)象等優(yōu)點。同時由于物料直接沖擊溜槽面板會造成噪聲大，對溜槽面板的磨損大等缺點。該結(jié)構(gòu)的溜槽適用于對噪聲要求不高的地區(qū)，同時加大溜槽的厚度在一定程度上會降低由于物料的沖擊對溜槽壽命的影響。

2）傾斜改進(jìn)型溜槽。該溜槽在傾斜型溜槽的基礎(chǔ)上進(jìn)行了部分改進(jìn)，如圖3所示。

從圖3中可以看出，傾斜改進(jìn)型溜槽在溜槽的下半部分采用了U型結(jié)構(gòu)，這在一定程度上降低了物料對溜槽的沖擊，提高了溜槽的使用壽命。同時U型結(jié)構(gòu)的設(shè)計增加了物料的沖量，提高了物料的傳送效率。

3）U型弧型溜槽。該溜槽完全采用U型設(shè)計，取消了傳統(tǒng)的垂直型結(jié)口，采用弧形設(shè)計。如圖4所示。

U型弧型溜槽取消了垂直結(jié)口，避免了物料從篩子流下時同溜槽間的沖擊，通過調(diào)整弧形的大小改變物料的流出速度。不但保證了生產(chǎn)效率，同時降低了噪聲，提高了溜槽的使用壽命。當(dāng)篩子和輸送機位置確定時，弧形結(jié)構(gòu)的大小調(diào)節(jié)必然受到限制，這在一定程度上縮小了該結(jié)構(gòu)溜槽的使用范圍。

4）擋板弧型溜槽。擋板弧型溜槽主要特點是在溜槽的口部加裝懸錘［3］，如圖 5 所示。

當(dāng)物料從篩子流出時直接撞擊懸錘，降低了物料的速度，減少物料對溜槽的沖擊，在一定程度上降低了噪聲，也提高了溜槽和后續(xù)設(shè)備的使用壽命，節(jié)約了成本。該結(jié)構(gòu)的設(shè)計對于具有較高落差物料運輸具有很大的優(yōu)勢，其可以根據(jù)落差的大小通過增加或者減少懸錘的數(shù)量來滿足不同的需求。

2 結(jié)論

篩前溜槽是選煤廠和地面生產(chǎn)系統(tǒng)中連接設(shè)備與設(shè)備之間的重要環(huán)節(jié)，其設(shè)計的合理性將會直接關(guān)系到整個系統(tǒng)流程運行的穩(wěn)定性。在實際生產(chǎn)過程中，由于溜槽結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理，造成物料堆積，溜槽被物料磨損或者產(chǎn)生噪聲等現(xiàn)象。本文論述了溜槽設(shè)計的相關(guān)技術(shù)參數(shù)的選取和計算。并分別介紹了4種不同結(jié)構(gòu)溜槽的優(yōu)缺點和應(yīng)用場所。對溜槽的設(shè)計和結(jié)構(gòu)選型具有一定的指導(dǎo)意義。

圖3 傾斜改進(jìn)型溜槽

圖4 U型弧型溜槽

圖5 擋板弧型溜槽

［1］ 謝安全，王志勇，夏琴芬，等.煤礦專用設(shè)備設(shè)計計算-（提升容器及窄軌運輸備）［M］.北京：煤炭工業(yè)出版社，1984.

［2］ 篩分機械產(chǎn)品選用手冊編寫組.篩分機械產(chǎn)品選用手冊［M］.鞍山:鞍山礦山機械總廠，1990.

［3］ 馬世勝.轉(zhuǎn)載溜槽的設(shè)計與改進(jìn)［J］.選煤技術(shù)，2003（3）：22-23.