某懸臂回轉(zhuǎn)堆料機(jī)及其懸臂膠帶機(jī)的設(shè)計(jì)

孫雪+張廷海+劉興剛

摘要：懸臂堆料機(jī)主要用于工業(yè)行業(yè)中對(duì)原輔材料的預(yù)均化。闡述懸臂回轉(zhuǎn)堆料機(jī)的基本結(jié)構(gòu)，詳細(xì)介紹各個(gè)部件的工作原理，并對(duì)膠帶機(jī)輸送物料最重要參數(shù)的設(shè)計(jì)進(jìn)行說明，以期為懸臂回轉(zhuǎn)堆料機(jī)的應(yīng)用與改進(jìn)設(shè)計(jì)提供參考。

關(guān)鍵詞：堆料機(jī)；懸臂；膠帶機(jī)；設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：TH246 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-1161（2016）10-0023-03

懸臂堆料機(jī)主要用于水泥建材、煤炭、電力、鋼鐵、冶金和化工等工業(yè)行業(yè)，用于對(duì)石灰石、煤、鐵礦石和輔助原料的預(yù)均化。堆料機(jī)最大的特點(diǎn)、也是其優(yōu)點(diǎn)，就是工作效率高，尤其對(duì)散狀物料的堆取，堆料機(jī)可以沿著運(yùn)輸路線布置，大大節(jié)省了運(yùn)輸時(shí)間、運(yùn)輸成本和維修費(fèi)用，且其耗能比較小，作業(yè)成本較低，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，因此在散料運(yùn)輸方面受到廣泛的歡迎。國外如德國在這方面的研究開始比較早，目前技術(shù)已經(jīng)成熟；我國大概于20世紀(jì)50年代開始研究，目前也取得了一定成就，但仍有很多成長空間。

1 懸臂回轉(zhuǎn)堆料機(jī)的結(jié)構(gòu)及原理

堆料機(jī)主要由懸臂部分、膠帶機(jī)、行走機(jī)構(gòu)、來料車、液壓系統(tǒng)、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、電纜卷盤、檢測(cè)系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)、軌道部分、電纜坑等組成（如圖1所示）。1） 行走機(jī)構(gòu)由平衡支架和行走驅(qū)動(dòng)裝置組成。平衡支架通過軸鉸與上部懸臂鉸接，堆料臂的全部質(zhì)量壓在平衡支架上。平衡支架與下端行走驅(qū)動(dòng)裝置鉸接，行走驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的同步運(yùn)行是通過結(jié)構(gòu)剛性實(shí)現(xiàn)的。車輪架的兩端設(shè)置緩沖器和軌道清掃器。2） 來料車由卸料斗、斜梁、立柱等組成。卸料斗懸掛在斜梁前端，使物料通過卸料斗卸到懸臂的膠帶面上。斜梁由2根焊接工字型梁組成，橫向通過4根大小立柱支撐。大小立柱之間用工字型梁聯(lián)接，工字型梁和斜梁之間又支撐4根立柱。這樣可保證卸料車的整體穩(wěn)定性。3） 液壓系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)懸臂的變幅運(yùn)動(dòng)。液壓系統(tǒng)由液壓站、油缸組成，液壓站安裝在組合支架下部的平臺(tái)上，而油缸支撐在組合支架和懸臂之間。4） 回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)由上、下回轉(zhuǎn)平臺(tái)，回轉(zhuǎn)支承、支座、支承座，以及回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置等組成，回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置安裝在上部回轉(zhuǎn)平臺(tái)上，并通過輸出軸裝置上的小齒輪與上、下回轉(zhuǎn)平臺(tái)間的回轉(zhuǎn)支承上的外齒圈嚙合。5） 動(dòng)力電纜卷盤由單排大直徑卷盤、集電滑環(huán)、減速器及力矩堵轉(zhuǎn)電機(jī)組成。外界電源通過料場(chǎng)中部電纜坑由電纜通到卷盤上，再由卷盤通到堆料機(jī)配電柜。6） 檢測(cè)系統(tǒng)由行走限位、變幅限位、回轉(zhuǎn)限位、物料探測(cè)等部分組成。

該堆料機(jī)采用鱗狀堆料方式將物料堆積成梯形截面的長形料堆，以達(dá)到貯存的目的。由進(jìn)料膠帶機(jī)運(yùn)來的物料，卸到堆料機(jī)懸臂膠帶機(jī)上。堆料機(jī)定點(diǎn)堆一個(gè)初始料堆，然后平移設(shè)定好的距離，再堆另一個(gè)料堆，以此堆完所有料堆，以備取料機(jī)取走。

2 關(guān)鍵部分的設(shè)計(jì)

2.1 懸臂部分

懸臂架由2個(gè)變截面的工字型梁構(gòu)成，橫向用鋼板連接成整體，工字型梁采用鋼板焊接成型。因運(yùn)輸限制，臂架廠內(nèi)分段制造，現(xiàn)場(chǎng)焊接成整體。懸臂架上面安有膠帶輸送機(jī)，膠帶機(jī)隨臂架可上仰和下俯一定的角度，膠帶機(jī)的傳動(dòng)采用驅(qū)動(dòng)裝置。張緊裝置設(shè)在頭部卸料點(diǎn)處，使膠帶保持足夠的張力，張緊裝置采用螺旋張緊。懸臂前端垂吊一個(gè)料位探測(cè)儀。隨著堆料機(jī)一邊往復(fù)運(yùn)動(dòng)，一邊堆積物料，料堆逐漸升高，當(dāng)料堆與探測(cè)儀接觸時(shí)，探測(cè)儀發(fā)出信號(hào)，傳回控制室。控制室開動(dòng)變幅液壓系統(tǒng)，通過油缸推動(dòng)懸臂提升一個(gè)預(yù)先給定的高度。

2.2 懸臂膠帶機(jī)

懸臂膠帶機(jī)主要由驅(qū)動(dòng)裝置、托輥組、滾筒組、垂直張緊裝置等組成，其單向運(yùn)轉(zhuǎn)適應(yīng)堆料工藝的需求。堆料時(shí)，物料經(jīng)尾車通過卸料槽轉(zhuǎn)載到懸臂膠帶機(jī)上，懸臂膠帶機(jī)將物料運(yùn)送到料場(chǎng)。

3 懸臂膠帶機(jī)的幾個(gè)重要參數(shù)設(shè)定

3.1 膠帶的速度

膠帶的速度由膠帶寬度、物料粒度、物料的磨損性來決定，帶速的選擇見表1。對(duì)于帶速的選擇，應(yīng)考慮如下一些因素：1） 膠帶寬度愈小，高速運(yùn)行時(shí)愈不夠穩(wěn)定，甚至容易產(chǎn)生嚴(yán)重的撒料現(xiàn)象。2） 固定式帶式輸送機(jī)安裝質(zhì)量一般均較高，可取高一些帶速；半固定式與移動(dòng)式輸送機(jī)的速度較低。3） 水平或近于水平輸送時(shí)速度可較高；傾角愈大，物料愈易滾動(dòng)或滑動(dòng)，應(yīng)取較低速度。4） 傾斜安裝的帶式輸送機(jī)，相對(duì)而言，下運(yùn)帶式輸送機(jī)應(yīng)有較低速度，因?yàn)橄逻\(yùn)時(shí)物料更易在膠帶上滾動(dòng)與滑動(dòng)。

3.2 膠帶的寬度

膠帶的寬度與膠帶的速度共同決定膠帶機(jī)的輸送能力。懸臂膠帶機(jī)的輸送能力應(yīng)滿足堆料與取料兩種工況的要求。膠帶的寬度可根據(jù)膠帶上物料的截面積公式計(jì)算得出（如圖2所示）。

圖2中：B為膠帶的寬度；l3為托輥長度；θ為動(dòng)安息角；λ為膠帶槽角。

物料截面積可按公式計(jì)算得出。A=S1+S2，由經(jīng)驗(yàn)公式： ，由于堆取料機(jī)懸臂膠帶機(jī)為傾斜工作，所以截面積計(jì)算公式為：

式中：A為物料截面積，m2；K為傾斜系數(shù)；θ為動(dòng)安息角；λ為槽角；δ為俯仰角度，按最大角度計(jì)算。

那么，由輸送能力公式Q=3 600SVKρ計(jì)算，若所得結(jié)果大于設(shè)備要求的數(shù)值，即設(shè)計(jì)合理。

3.3 膠帶機(jī)的圓周力FU

在帶式輸送機(jī)傳動(dòng)滾筒上所需圓周力FU是由所有的阻力相加得來的。膠帶機(jī)所受各項(xiàng)阻力如圖3所示。

式中：fLgqRO為承載分支每米旋轉(zhuǎn)部分質(zhì)量；fLgqRU為回程分支每米旋轉(zhuǎn)部分質(zhì)量； 2qBfLg為膠帶質(zhì)量；qGfLg為物料質(zhì)量；Fε1為上托輥前傾阻力；Fε2為下托輥前傾阻力；Fg1為導(dǎo)料槽摩擦阻力；Fr為清掃器摩擦阻力；Fba為加速段附加阻力；F1為膠帶繞過滾筒附加阻力。

4 結(jié)語

采用連續(xù)人字形堆料，可使理化性能不同的原料經(jīng)過混勻處理后提高理化性能、成分波動(dòng)小，從而簡(jiǎn)化用戶的生產(chǎn)工藝和操作，提高技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，獲得最佳的經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)

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