一種新型快速定量裝車系統平板閘門便捷式滑道設計

陳偉雄 王 磊

1 北部灣防城港碼頭有限公司 2 武漢開銳海洋起重技術有限公司

1 引言

1.輸送皮帶機 2.裝車樓支架 3.緩沖倉扇形閘門 4.平板閘門 5.擺動式裝車溜槽 6.緩沖倉 7.定量倉 8.分煤溜槽圖1 裝車樓的結構組成示意圖

快速定量裝車系統(以下簡稱裝車樓)在我國各個煤礦集運點及港口碼頭廣泛使用，可實現煤炭、礦石、糧食等散裝物料的快速、自動、定量裝車[1]。裝車樓主要包含輸送皮帶機、裝車樓支架、緩沖倉扇形閘門、平板閘門、擺動式裝車溜槽、緩沖倉、定量倉和分煤溜槽，其主要結構見圖1[2]。物料通過裝車樓進行裝車的工藝為：物料通過后方堆場的皮帶機輸送到裝車樓的緩沖倉，緩沖倉的弧形閘門控制打開4個配料出口，物料通過配料出口輸送到定量倉[3]。定量倉是裝車樓輸入和輸出物料重量的計量工具，當輸入的物料達到定量倉設定重量后，一方面裝車樓會通過關閉上方的弧形閘門來關閉配料出口，使物料不再進入定量倉內；另一方面打開定量倉下的平板閘門，將物料通過裝車溜槽卸車裝入車廂，從而完成一次定量卸料裝車的過程[4]。

平板閘門的主要組成部件為閘板和滑道，其主要功能有2個：配料和卸料。在定量倉的物料未達到額定重量前，閘板一直閉合，定量倉處于配料階段；在定量倉的配料達到額定重量后，移動打開卸料口，進行卸料。閘板沿滑道滑動的過程中會產生一定的磨損，且滑道的磨損程度遠大于閘板，造成滑道在使用過程中需要頻繁的進行更換，另由于原有的平板閘門的滑道底座與框架固定在一起，在更換時必須將滑道底座與框架一起拆卸，不僅更換的工藝復雜，同時需要耗費大量的人力物力，給現場的維保工作帶來巨大的困難。為解決平板閘門的滑道更換工藝復雜的問題，提出一種新型裝車樓平板閘門便捷式滑道的設計方案。

2 改進前平板閘門的滑道更換工藝

改進前平板閘門主要由閘板上限位底座連接件、閘板上限位底座、閘板、閘門本體、滑道底座連接件、滑道連接件、滑道底座和滑道構成(見圖2)。滑道底座固結在閘門本體上，滑道通過滑道連接件固定在滑道底座上，閘板則被限制在閘板上限位底座、閘門本體和滑道底座空間內，只能沿著滑道方向滑動。

1.閘板上限位底座連接件 2.閘板上限位底座 3.閘板 4.閘門本體 5.滑道底座連接件 6.滑道連接件 7.滑道底座 8.滑道圖2 改進前平板閘門的結構示意圖

定量倉下平板閘門的閘板沿著滑道往返開閉運動來實現物料配料、卸料，在定量倉的物料未達到額定重量(約60 t)前，所有的物料重量均堆壓在閘板上；在定量倉的重量達到額定重量而需要打開閘板卸料裝車后，閘板沿滑道方向滑移并開閘卸料。由于閘板上物料的擠壓，閘板和滑道之間相互運動時產生較大的摩擦阻力，該摩擦阻力是造成閘板和滑道快速磨損的主要原因。目前裝車樓平板閘門的滑道在使用過程中每隔20 d就需要進行更換。

閘板上部為料倉，下部為溜槽，滑道改進前布置在閘門本體內部，不便于檢修和更換，若需更換滑道，其具體的更換工藝為：

(1)啟動后方堆場的皮帶機，將物料通過皮帶輸送進入裝車溜槽，直至將裝車溜槽使用物料填滿，便于更換操作人員進入定量倉操作，俗稱“填倉”。

(2)操作人員進入定量倉內部，松開滑道底座連接螺栓，使閘門本體與滑道底座分離，從定量倉內部整體取出滑道底座及滑道。

(3)松開滑道連接件，使滑道與滑道底座分離，使用新的滑道替代原有的磨損滑道，連接滑道與滑道底座，最后整體放入定量倉內部，將滑道底座與閘門本體連接，完成此次更換工作。

(4)將填倉的物料經過下料溜槽卸入自卸車內，再轉運回到原堆場。

由于在定量倉內部進行滑道更換操作，空間狹小且工作量大，每更換一次滑塊至少需耗費6 h，填倉還造成一定的物料損耗，不僅影響整體的裝車效率，同時繁瑣的更換也給用戶帶來極大的經濟損失。另外，滑塊固定在閘門框架內側，檢修人員不能便捷的檢查滑道的磨損情況，對于更換的時間不能提前預測，給日常生產和維護帶來困難

3 改進后平板閘門的滑道更換工藝

為解決原有平板閘門滑道更換工藝復雜的難題，設計了一種新型平板閘門便捷式滑道，改進后平板閘門主要由閘板上限位底座連接件、閘板上限位底座、閘板、閘門本體、滑道底座連接件、滑道連接件、滑道底座和抽屜式滑道構成(見圖3)。

1.閘板上限位底座連接件 2.閘板上限位底座 3.閘板 4.閘門本體 5.滑道底座連接件 6.滑道連接件 7.滑道底座 8.抽屜式滑道圖3 改進后平板閘門的結構示意圖

主要針對閘門本體、閘板、滑道底座和抽屜式滑道進行改進，內容如下：

(1)原閘門本體框架由壁厚8 mm的C32a槽鋼組成，由于港口物料礦石比重較大、沖擊力強、粘性大，很容易對框架造成損傷。改進后的閘門本體使用20 mm鋼板拼接成型，增加了框架的牢固性，提高了抗沖擊能力，避免了礦石等大比重物料對框架沖擊造成的損傷；在閘門本體的側面預留30 mm滑道嵌入預留孔，便于將固定好滑道的底座從兩側推進本體。

(2)閘板上下面增加承載滾輪，避免閘板滑動時上下跳動，使閘板偏離油缸中心線，造成油缸在伸縮過程中由于偏載荷使杠桿斷裂，提高了閘門伸縮油缸的使用壽命。

(3)滑道底座增加了滑道安裝孔，便于在定量倉的外部能夠直接松緊滑道與滑道底座的連接螺栓。

(4)滑道采用抽屜式滑道，由耐磨滑道和滑道抽板組成，耐磨滑道通過螺栓與滑道抽板和滑道底座固定，滑道抽板通過螺栓與閘門本體連接。

改進后的滑道省去了原有的滑道更換需要進入定量倉內進行更換的繁瑣工序，只需將抽屜式滑道從閘門本體兩側推出(見圖4)，即可對滑道進行更換，其具體的更換工藝為：

(1)松開滑道底座連接件，將抽屜式滑道和滑道底座一起從閘門本體兩側推出。

(2)松開滑道連接件，將滑道與滑道底座分離，使用新的滑道替代原有的磨損滑道。

(3)擰緊滑道連接件，使滑道與滑道底座連接后，將抽屜式滑道和滑道底座一起從閘門本體兩側推入，最后擰緊滑道底座連接件，完成滑道更換工作。

1.閘板上限位底座連接件 2.閘板上限位底座 3.閘板 4.閘門本體 5.滑道底座連接件 6.滑道連接件 7.滑道底座 8.抽屜式滑道圖4 抽屜式滑道推出后的結構示意圖

4 平板閘門的滑道改進前后效果對比分析

相較于改進前的固定式滑道，抽屜式滑道便于安裝、易于檢修，同時延長了滑道壽命，增加了本體框架的牢固性。以防城港碼頭公司煤炭礦石作業部2#裝車樓平板閘門的滑道作為分析對象，其改進前后的使用效果對比如下。

(1)更換作業時間縮短，改進前更換固定式的滑道，首先需要填倉，操作人員需進入倉內進行更換作業，每次的更換時間最少需要6 h，如遇到夜晚或交班等緊急情況需要花費的時間更長；改進后的抽屜式滑道不用“填倉”，維保人員不需進入倉體，只需在外部操作即可快速更換滑，更換時間從原來的6 h降至30 min。

(2)使用壽命延長，改進前的固定式的滑道每次更換后的使用壽命為20 d，改進后的閘板上下面增加承載滾輪，能夠有效降低閘板與滑道的摩擦系數，從而降低便捷式滑道的磨損，改進后的滑道使用壽命至少在90 d以上。

(3)經濟效益提升，改進前的固定式的滑道每次更換前需要先使用皮帶機輸送物料填倉，更換完成后再將物料輸送到后方堆場，填倉過程中產生輸送系統的皮帶機能耗和物料損耗費用，根據現場統計數據，每次更換皮帶機的能耗費用和物料損耗費用約為3萬元；而改進后的抽屜式滑道不用“填倉”，節省的更換時間至少可以多裝3組火車，能夠為作業部帶來約15萬元的經濟效益。

改進前后滑道的更換作業時間、使用壽命和經濟效益3個方面的對比數據見表1。

表1 滑道改進前后使用效果對比表

5 結語

裝車樓平板閘門的滑道更換工藝復雜、使用壽命短、更換費用高，一直是困擾防城港碼頭公司煤炭礦石作業部的難題。通過將原有的固定式滑道改進為抽屜式滑道，提高了更換滑道的效率，大幅增加了滑道的使用壽命，有效降低了操作人員更換及檢修勞動的強度，并且消除了以往在定量倉內更換及檢修的安全隱患，也避免了在填倉過程中的粉塵污染、物料損耗，達到了環保、安全的使用要求，具有重要的工程應用價值。