堆取料機基礎結構優化設計探究

王雷++金德建

摘 要：斗輪堆取料機是一種新型高效率連續裝卸機械，主要用于散貨專業碼頭、鋼鐵廠、大型火力發電廠和礦山等的散料堆場裝卸鐵礦石（砂）、煤炭、砂子等。該機因其作業效率高，故在國內外得到廣泛應用。為節約土地資源，本文將堆取料機基礎結構進行科學合理的優化設計，不僅可以更有效地利用堆場空間，而且使用維修方便。

關鍵詞：堆取料機；基礎結構；高樁梁板結構

通常堆場的貨種是散貨， 堆取料機基礎上采用皮帶機運輸，為了達到環境保護要求，一般要在基礎上皮帶機旁以及堆場內設置噴淋灑水，則基礎周邊需要設置給排水管道；堆場中需要設置照明系統，也需要走電線。為了避免堆場內堆貨引起的沉降和操作車輛在使用過程中對水電管線產生破壞，水電管線的布置最好布置于非堆載區域。如布置明線，則影響美觀；如布置在地下，則后期的維修較麻煩。結構設計若考慮了管線的布置，則為后期的使用帶來了極大的方便。

一、基本構造和工作原理

堆取料機的基本構造是由中柱，可在中柱上回轉的堆料機和一端繞中柱回轉、另一端在圓形軌道上運行的刮板取料機組成。本機可同時或分別進行堆料及取料作業。堆料機上部設有回轉支承，其內圈與支座固定，支座與來料棧橋聯接。堆料機的下部也設有回轉支承，其帶外齒的外圈用高強螺栓聯接固定在中柱上。堆料機轉臺上設置的立式減速器輸出軸上的小齒輪與回轉支承的外齒圈嚙合，實現堆料機的回轉運動。堆料機懸臂的變幅運動由轉臺上設置的液壓驅動的油缸的伸縮來實現。堆料機懸臂上設有膠帶輸送機，由來自棧橋上的膠帶輸入的物料通過堆料機懸臂上的膠帶機完成堆料。在正常的堆料工藝過程中，堆料機的回轉和懸臂的變幅是合成運動，在可編程控制系統的控制下，堆料機按設計的程序實施CHEVCON堆料法。堆料區域內堆頂曲線呈拋物線狀的料堆按逆時針方向連續堆成。堆料區域108°，達到堆頂高度后堆料臂水平逆時針回轉移位3°。再次進行108°回轉往復式堆料。 取料機主要由主梁、料耙系統、刮板輸送系統及端梁構成。主梁一端鉸接于中柱下面外部的轉臺上，該轉臺固定在另一回轉支承外圈上，回轉支承的內外圈與中柱下部用螺栓聯接，這一結構使主梁繞中柱回轉。主梁的另一端用螺栓聯接在行走端梁上，端梁上設有兩套相同的行走驅動裝置。行走車輪軸裝入驅動裝置中減速器的中空軸里，用鎖緊盤聯接，起動端梁驅動裝置，主梁可繞中柱在圓形軌道上運行。取料機主梁上設有液壓驅動的料耙，行程4m的料耙幾乎覆蓋了整個料堆斷面，料耙的傾斜角是可調的。當物料的含水量或粘度大時，要適當手動調大料耙的傾斜角度，料耙的傾角比物料的休止角大1°～ 2°是適宜的。當料耙以4m行程往復運動時，均布在料耙平面上的耙齒撥動取料面上的物料使之下落到取料面的底部，被連續不斷運行的刮板運走。沿取料機主梁底面設置著循環運行的刮板輸送鏈，鏈條上均布安裝有刮板，被料耙撥動滑落下來的物料進入運動著的刮板之間。經過刮板的連續運動，直至將物料刮入中心落料斗下面的出料膠帶機上輸出。 取料的過程是取料機行走、料耙和刮板三套驅動聯動的過程。取料機工作行走的速度采用變頻調速，通過行走調速來調整取料量。

二、優化設計方案與優點

（一）優化設計方案

堆取料機基礎采用高樁梁板透空式結構，堆取料機基礎由多個結構段組成。每個結構段分為上下兩部分， 基礎下部為樁基， 采用φ600δ110PHC樁，外側布置2排直樁，樁間距為3 m，內側布置2排8：1的斜樁，樁間距為6 m 。基礎上部由2根平行設置的現澆鋼筋混凝土軌道梁、連接2根軌道梁之間的橫撐和設置于橫撐之間的面板組成一個架空式結構。將排水溝設置于2根軌道梁之間的架空地面處，將軌道梁底部設置成凹凸形口作為排水通道，軌道梁外側底部設置2條通長的碎石過濾層，以便過濾渣子。2段軌道梁間銜接處每隔一段距離設置通行門，行人可橫穿堆取料機基礎；在架空層內每隔一段距離設置一個爬梯，以便工作人員可以上下堆取料機基礎進行維修。將架空層中間的地面降低20 cm，排水溝靠一側布置，另一側較寬處可通行人。水電信管線埋設于架空層中。

（二）優化設計的優點

以實體斜坡式結構為例作比較，優化設計后，新型結構主要優點如下：堆取料機軌道基礎占地面積減小；若采用常規的斜坡式實體結構，本工程堆取料機基礎占地面積約為2.25萬m2，通過優化后的實際占地面積為1.24萬m2，優化后堆取料機基礎占地面積減少了44.9%，并且節約了一條排水溝的面積670 m2；減小后的面積因業主要求主要用于增大堆場面積，堆場的占地面積由5.95萬m2增大為7.03萬m2，即增大了18.1%。基礎使用和維護方便，常規的設計通常需將水電信等管線埋設于實體中，使用后由于地基沉降的緣故可能導致管線產生不均勻受力而破損，后期檢查維修管線麻煩，維修費用高。優化設計后的堆取料機基礎，水電信等管線設置于架空層內，維修簡便。因優化設計后的堆取料機基礎設置有橫向通道門，以及上下爬梯，故行人通行及工作人員維修較方便。排水溝置于架空層內，不僅節約了占地面積，而且清理也較方便。高樁梁板結構后期維護費用較其它的形式維護費用低。優化后堆取料機基礎結構實施后實際投資僅比實體斜坡式結構大了約3.6%，但實體式結構后期維護費用大。且優化后的堆場堆貨面積增大后相應增加了經濟效益，故從經濟的角度考慮是可行的。

三、結束語

對于大型的散貨堆場，利用皮帶機進行散貨的運輸和利用堆、取料機進行散貨的堆取作業是目前比較常用且經濟有效的作業方式。因堆取料機的操作高度及操作范圍受一定限制，堆場內通常需要設置多條皮帶機及配備多臺裝卸設備。而皮帶機及其裝卸機械的基礎常常占用了堆場內很大一部分面積，這使得堆場內實際的堆貨面積有所減小，即相應增大了堆場所需的面積。

參考文獻：

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[2]黎明.頂堆側取式堆取料機機理分析與設計[J].企業文化，2015.