堆取料機料耙結構優化

北方重工集團有限公司 遼寧 沈陽 110860

前言

料耙作為全斷面刮板取料機重要組成部分,其對整機運行及整條工藝線是否能達產起著至關重要作用。料耙主要功能是通過自身的平行移動及橋梁推動將斷面物料進行松散,以實現刮板取料機的取料功能。為滿足電力、煤炭、建材行業產能擴大的需求,堆取料機設備的堆取能力也隨之上升。其中料耙的處理能力直接影響到整機的取料能力,這就要求料耙整體結構的加大。因整機空間限制及滿足料耙平穩運行,大型料耙多采用液壓驅動。原有料耙框架由各種型鋼組焊成平面三角形結構,耙齒采用焊接形式與框架連接,整體結構既笨重又增加耙齒更換難度,其剛度和強度也未達到理想效果。若大型料耙仍采用此種結構,重量過大,在使用一定時間后料耙會出現不同程度的變形,影響料耙運行的穩定性,嚴重后果使整機出現振動,迫使停機進行檢修維護。基于以上因素,料耙的重量、強度、剛度、變形及耙齒更換是影響料耙整體設計的主要因素,空間結構料耙可以在一定程度上解決以上問題。

1 料耙組成及工作原理

料耙由滾輪裝置、料耙框架、液壓驅動裝置、手搖滾筒(電動葫蘆)、鋼絲繩等組成,見圖1所示。

作為全斷面刮板取料機重要組成部分—料耙,料耙的整體結構性形狀與物料堆積形狀相似均為三角形。料耙主要安裝在橋梁的兩側,料耙伴隨橋梁的運動實現沿著物料軸線的運動,同時通過自身滾輪沿著橋梁往復運動,進而實現物料的松散功能。松散的物料沿著物料堆自上而下的滾動,滾動到底部的物料經刮板裝置將其刮送到皮帶機上,實現取料機的整個取料過程。料耙滾輪與橋梁軌道實現滾動摩擦,大大減小了料耙往復運行的阻力。料耙往復運動的動力來源于液壓油缸,液壓驅動比機械驅動平穩,料耙往復運動行程控制精確,液壓驅動所占空間小。料耙與水平面的夾角是通過手搖卷筒或電動葫蘆卷收或釋放鋼絲繩調節,一般為34°～45°。其夾角大小與物料的安息角直接相關,夾角大小的調整直接影響到料耙松散物料的效果。

圖1 料耙組成及工作原理圖

2 設計理念

刮板取料機上應用的原有料耙框架由各種型鋼組焊成平面三角形結構,因主體框架及加強梁均由型鋼焊接而成,料耙整體結構重量非常大。耙齒用普通圓鋼焊接在主體框架及加強梁上,雖然此種結構的耙齒便于制造及結構簡單,但給后期的維護及耙齒更換帶來極大困難。此種結構料耙見圖2所示。

若在原有料耙結構基礎的上直接增大料耙尺寸,料耙強度和剛度都滿足不了需求且變形量很大。變形量太大會影響料耙往復運動法的穩定性,進而影響料耙動力系統,同時引起整機運動過程中震動。尤其是采用液壓系統驅動時,料耙不穩定的運行嚴重影響液壓油缸的受力和使用壽命。為加強料耙的整體剛度而采用大型號規格的型材,增加料耙整體結構的重量,對橋梁、端梁及整機都要進行強度和剛度的加強設計,設計和制造成本都會隨之增加,影響產品的市場競爭力。焊接耙齒更換、維修難度的問題也沒有得到有效的解決。

為滿足新的需求單一在原有料耙結構上加大尺寸是行不通,只有改變原有結構才能有效解決以上問題。空間結構料耙具有強度高、質量小、變形量小的特點,滿足使用要求。空間結構料耙分為兩層主框架,主框架采用不同型號規格的異型鋼管焊接而成。支承料耙行走的滾輪支座、液壓驅動油缸的鉸接固定支座及滑輪鉸座均焊接在料耙的上層框架上。料耙各連接桿件也均由不同型號規格的異型鋼管焊接而成,既保證料耙的整體前剛度和強度又降低了質量。耙齒與主框架采用栓接,便于耙齒的更換及維修,其材質采用錳鋼,延長其使用壽命。空間結構料耙見圖3。

圖2 原有料耙結構圖

圖3 空間結構料耙結構圖

3 異型管選型及耙齒設計

依據空間結構料耙特點及各受力點分析,上層框架為整個料耙的主要承載部位。該層框架設有支承料耙行走的滾輪支座、液壓驅動油缸的鉸接固定支座及滑輪鉸座,將所有受力均集中在上層框架上,因此在設計時選用異型鋼管的型號規格最大。上下層框架之間連接桿件受力也比較大,因此選用異型鋼管的型號規格與上層框架相同。下層框架主要起加強及連接作用,受力相對較小,因此選用異型鋼管的型號規格比上層框架小些。耙齒采用錳鋼材質的圓鋼制作而成,用兩組自制吊鉤螺栓及螺母將一根耙齒栓接在下層料耙框架上。下框架同一根桿件上的耙齒用同一根圓鋼串聯起來,起到耙齒穩固的作用,同時圓鋼加大了耙齒松散物料的作用。此種耙齒結構既方便更換、維修又大大提高了松散物料的作用。耙齒栓接形式見圖4所示。

圖4 耙齒栓接結構圖

4 結束語

空間結構料耙采用雙層框架結構,各桿件均采用不同型號規格的異型鋼管,具有質量輕、強度高、韌性好、運行平穩等優點。料耙動力系統采用液壓驅動,更進一步增強了料耙的穩定性,大大減小了橋梁及整機因料耙原因而引起的振動。耙齒采用錳鋼材質圓鋼制作增加使用壽命,耙齒與料耙框架采用栓接形式連接,便于更換及維修。