翻車機料斗擋板自動調節的設計及應用

李民

摘要：建設綠色碼頭是港口建設的重要目標。翻控小區作為煤三期卸車線的動力之源，發揮著至關重要的作用。翻車機在使用過程中顯現出著些許技術缺陷。本文針對翻車機料斗擋板自動調節的設計及其應用進行了簡單論述。

關鍵詞：翻車機料斗擋板;自動調節;設計

0 ?引言

煤三期翻車機現有給料系統安裝有手動操作手拉葫蘆上下移動的料斗擋板，用于控制料斗開度，通過調整煤炭的通過截面，控制煤炭流量。

依靠手動葫蘆移動料斗擋板存在諸多弊端，對卸車作業、設備運行和環境整治等均會造成影響：①煤種變化需要調整料斗擋板位置時，必須停止卸車作業，且人工操作難以做到精準，需反復調整，影響卸車作業的正常運行。②料斗擋板運行滑道下半部分容易積煤，需定期清理，增加人工勞動強度。若積煤清理不及時，冬季滑道內凍煤會堵塞滑道，無法對擋板進行調整，影響設備的正常運行。③部分煤種料流較快，若料流失控，受限于擋板人工調整的不及時性，會出現物料堵塞灑漏，影響作業環境。

綜合考慮以上問題，針對翻車機給料工藝設計安裝可自動調節的料斗擋板，拓展作業狀態下實時調節料斗擋板位置的料流控制手段。

1 ?料斗擋板結構設計

原料斗擋板是一塊矩形的鋼板，通過手動葫蘆調節料斗擋板在滑道內上下滑動達到調節料流的目的。矩形擋板須在料斗內無料時方可滑動。為減輕擋板在料斗內有料時滑動的阻力，故將擋板結構由矩形改為叉狀。

2 ?料斗擋板傳動設計

通過相關數據，料斗擋板板厚δ=12mm，擋板面積為S=4m2，鐵板密度ρ=7850kg/m3，滑道傾斜角θ=60°。擋板和滑道間（即鋼與鋼之間）的滑動摩擦系數μ=0.15，重力加速度g=9.8N/kg，擋板運動的速度v=0.2m/s，擋板加速的時間t=2s。計算得出：

料斗擋板的質量m

m=ρV板=7850×（4×0.012）=376.8kg

料斗擋板的動摩擦力f

f=μmgcosθ=0.15×376.8×9.8×cos60°=276.9N

料斗擋板沿斜面的重力分力G斜

G斜=Mg×sinθ=3197.8N

料斗擋板克服重力的提升力F提

F提=G斜+f=3197.8+276.9=3474.7N

料斗擋板運行的加速度a

a=v/t=0.2/2=0.1m/s2

料斗擋板啟動加速受力F加

F加=ma=376.8×0.1=37.68N

料斗擋板提升最終受力F終

F終= F提+F加=3512.38N

根據料斗擋板最終受力F終，參考齒輪齒條選型資料最終選擇齒輪齒數z=17，模數M模=8的齒輪齒條傳動。

計算料斗擋板提升所需要的最大扭矩T

T= F終×R節= F終×（z×M模×0.5×10-3）

=3512.38×17×8×0.5×10-3=238.84N·m。

根據最大扭矩T，選擇合適現場的擺線針減速機，并完成安裝。如圖1所示。

3 ?料斗擋板工藝設計

煤三期翻車作業時規定料流應控制在4500t/h以內，正常翻堆作業時，皮帶流量通常穩定在3500t/h-4500t/h。為使得流量均勻，無較大波動，正常翻堆作業時各個上層斗的振動給料器電機頻率通常穩定在一個固定值（35-48Hz）保持不變。通過皮帶秤和料位反饋信號來調節料斗擋板的開度，將料流量控制在一個較為穩定的數值。

4 ?料斗擋板自動實現

利用三相異步電機的正反轉來實現料斗擋板的上下移動，利用SS4 S7-400 PLC控制料斗擋板電機動作，電機行走位置限位信號反饋到PLC的輸入模塊。為實現料位值、擋板位置信號、擋板動作命令等信號的傳遞，編程時利用了S7-400 PLC的系統功能塊SFB12（發送）、SFB13（接收）以及S7-300 PLC的系統功能塊FB14（接收）、FB15（發送）。

以操作臺控制CD1 1#斗擋板電機向上運行命令為例，其信號傳遞過程為：在操作臺WINCC上位界面點擊“1#擋板向上”按鈕 ? ?CD1 PLC的DB300.DBX24.1置“1” ? SS4 PLC的DB300.DBX24.1置“1” ? ? SS4 PLC的輸出Q11.4置“1” ? ? ?CD1 1#擋板向上動作。圖3所示為本項目開發的CD1底層料斗擋板WINCC上位控制畫面。

5 ?項目完成數據對比

項目完成后，基本實現了翻車機料斗自動、均勻、平滑給料的目的。翻車作業時各料斗振動給料器電機的工作頻率更接近其額定頻率，并且作業過程中電機頻率波動不大，這對提高振動給料器電機的使用壽命大有裨益。可自動調節料斗擋板的應用，使得料流失控時調節擋板無需再停機，項目實施后因調整擋板位置造成的翻車作業停機時間為零，也大幅提升了翻卸作業效率。

項目實施前后兩臺翻車機給料器電機頻率和相對應BF皮帶流量對應關系對比分別如表1、表2所示。

由表中數據得知，CD1翻車機正常作業時BF1皮帶流量的波動由200-300t/h降到了100-150t/h，最大降幅達66.7%。CD2翻車機正常作業時BF2皮帶流量的波動由200-300t/h降到了90-180t/h，最大降幅達66.7%。

參考文獻：

[1]鐘聲.1.2米～3雙礦車翻車機卸礦擋板的改進[J].礦山機械，1983（09）：59.

[2]張立升.C形轉子式單車翻車機液壓系統工作原理分析[J].內燃機與配件，2017（22）：24-25.

[3]王文曉，陳國強，文明波.雙車翻車機系統給料機出力分析計算[J].起重運輸機械，2015（10）：19-21.