一種半門式刮板取料機的設計淺談

劉 宇 劉 旭

北方重工集團有限公司

一種半門式刮板取料機的設計淺談

劉 宇 劉 旭

北方重工集團有限公司

本文概述了一種半門式刮板取料機的設備用途、結構特點、工作原理和設計要點，主要鋼結構進行了有限元分析，使結構設計更加合理，同時降低設備的載荷與重量，增強了產品的競爭力。

半門式刮板取料機；結構設計

1 、概述

半門式刮板取料機是長形料場用來處理散狀物料的一種設備，廣泛地應用于發電廠、鋼鐵廠、化工廠等具有散狀物料堆放要求的場合。該種機型集合了占地小、儲量大、產能大、污染小、自動化程度高等諸多優點。本文針對此種機型的料場布置、工作原理和設計要點進行了簡單介紹，對主要鋼結構進行了有限元分析，提高了機器的可靠性。

2 、半門式刮板取料機的料場布置、基本結構和工作原理

2.1 料場布置

半門式刮板取料機是用于封閉式長形儲料場取料作業的一種先進機型，安裝在封閉式長形料場，料場內部中心位置帶有擋墻，且以擋墻為中心對稱分布，同時與卸料車生產互不干擾可同時進行，生產效率較高。

2.2 基本結構和工作原理

半門式刮板取料機主要由門架、取料臂系統、卷揚提升裝置定端梁、擺動端梁等組成。

工作原理：刮板鏈系統布置在取料臂的臂架上，由電機帶動減速機驅動鏈輪并帶動刮板鏈刮取物料；車輪架、電控室、電纜卷盤固定在行走端梁上。取料機的運動是行走端梁縱往復行走的同時，刮板系統在刮板臂架的支承下橫向刮取物料，按預定的吃料深度改變臂架懸掛角度，達到按層刮取物料，實現預定的取料量。

3 、參數的確定

根據實際方案要求，確定本機主要參數。

物料特性：

堆積物料：鐵精粉

物料容重：2.7t / m3

物料粒度：最大0.4mm

物料堆積角：25°～40°

物料濕度：10%

3.1 端梁行走驅動功率的計算

行走機構分為兩種工況：取料工況調車工況

負荷阻力(作業時)

式中：F1—軌道對車輪的阻力

式中：G—機重

r —車輪半徑

K—滾動力臂

F2—車輪軸承阻力轉化到軌道對車輪的阻力

F2=Gfr’/r

式中：f—滾動軸承摩擦系數

r’滾動軸承滾動半徑

F3—刮板切削阻力(前進方向)

F3=L·Gf·uf·us

式中：L—鏈載荷長度

Gf—每米刮板鏈物料輸送量(平均值)uf—材料摩擦系數

us—刮板運行阻力轉化到前進方向的阻力系數

3.2 刮板驅動功率的計算

刮板驅動力：

F=F1+F2+F3+F4

式中：F1——刮板切削阻力；

F2——物料沿刮板向前運行摩擦阻力；

F3——刮板鏈運行摩擦阻力；

F4——物料抬升阻力

刮板驅動軸功率N：

刮板驅動減速器及鏈輪組總的功率效率η=0.73

按1.35倍安全系數，電機功率PM=1.35?N

4 、主要結構的有限元靜力分析

4.1 建立主要部件的有限元模型

半門式刮板取料機鋼結構鋼結構采用殼單元模擬，受力以拉壓為主的構件采用梁單元或桿單元模擬，鉸軸等用剛體單元組合模擬。網格劃分均采用程序劃分，局部手動優化。

4.2 定義材料屬性和邊界條件

主要材料設計為Q345-E，材料密度=7850kg/m3，泊松比μ=0.29，彈性模量E=206800Mpa。

主要載荷如下表：

部件自重載荷加載模式及載荷值

添加約束：

①固定端梁處約束：X方向為鉸接軸的軸方向，施加X、Y方向的 位移約束與Y、Z方向的旋轉約束，其余釋放。

②擺動端梁處約束：同固定端，采用建立剛體單元進行約束，具體為：施加Y方向位移約束，其余釋放。