多流程皮帶機(jī)高精度提升型導(dǎo)料槽設(shè)計

張 程

秦皇島港股份有限公司第九港務(wù)分公司

1 引言

某煤炭碼頭取裝線皮帶機(jī)的導(dǎo)料槽系統(tǒng)主要集中在BJ線上，BJ皮帶機(jī)是取裝作業(yè)的中轉(zhuǎn)皮帶機(jī)，上接5條BQ線，下轉(zhuǎn)4條BM線，作業(yè)工況較為復(fù)雜(見圖1)。每條BJ皮帶機(jī)上分布著5個落料點，由伸縮頭對位，由于設(shè)計缺陷，BJ導(dǎo)料槽存在著以下缺點：灑落煤嚴(yán)重；結(jié)構(gòu)下沉，擋皮安裝困難；密封較差，揚(yáng)塵灑落；軟性擋皮不耐磨，更換頻繁。

圖1 皮帶機(jī)布置圖

通過對問題溯源分析發(fā)現(xiàn)：在異線配煤大流量作業(yè)時，同一條皮帶上會有2個作業(yè)導(dǎo)料槽，同時皮帶還將經(jīng)過3個非作業(yè)導(dǎo)料槽。此時，煤流會與導(dǎo)料槽邊緣的擋皮發(fā)生刮碰而灑出，不但加速了擋皮磨損，嚴(yán)重時還會導(dǎo)致?lián)跗に蓜拥袈?，引發(fā)設(shè)備故障。

針對此問題，提出解決方案：恢復(fù)導(dǎo)料槽提升功能，在非作業(yè)流程時，將導(dǎo)料槽提升至不與皮帶接觸的位置，解決灑落煤問題，同時降低密封擋皮磨損率與設(shè)備故障率。

2 高精度提升型導(dǎo)料槽設(shè)計

2.1 可行性分析

BJ導(dǎo)料槽在設(shè)計時具備提升功能，原導(dǎo)料槽4角有4根電動推桿頂升導(dǎo)料槽，為方便更換擋皮維修，只有手動功能，無法實現(xiàn)隨流程自動升降。

但原設(shè)計無法實現(xiàn)4角同步升降，導(dǎo)料槽經(jīng)常卡滯在半空，因此，自投產(chǎn)起，電動推桿提升功能就被廢除。

多執(zhí)行機(jī)構(gòu)的同步運行在液壓系統(tǒng)中應(yīng)用比較成熟，為此，使用液壓系統(tǒng)為新的提升動力系統(tǒng)，并以此為基礎(chǔ)，設(shè)計整套液壓系統(tǒng)。

2.2 液壓系統(tǒng)的設(shè)計與計算

2.2.1 油缸選型與計算

導(dǎo)料槽總重量為4 428 kg，平均分配到4角油缸上，每根油缸承重為1 107 kg，中低壓液壓系統(tǒng)就可以滿足頂升需求。初步選定的油缸內(nèi)外徑尺寸為36 mm和63 mm，計算油缸無桿腔壓力約為3.6 MPa?？紤]液壓管路壓力損失及積煤等因素，確定系統(tǒng)壓力為4 MPa。

提升高度約150 mm，根據(jù)設(shè)計手冊，油缸的行程要在250 mm以上，安裝高度應(yīng)該大于900 mm，油缸上下鉸點的距離范圍應(yīng)在650～1 150 mm之間，以此條件，結(jié)合現(xiàn)有備件，最終選定油缸型號為36/63-380。

2.2.2 液壓系統(tǒng)設(shè)計

每個轉(zhuǎn)接塔安裝1臺液壓站，單個轉(zhuǎn)接塔有4個導(dǎo)料槽，每個導(dǎo)料槽需4根油缸來支撐，則每個液壓站的執(zhí)行機(jī)構(gòu)數(shù)量為16，對應(yīng)的換向閥數(shù)量為4。

導(dǎo)料槽提升動作的時間t為10 s左右，總提升行程S=100 mm，計算單缸的瞬時流量為：

(1)

式中，R為油缸內(nèi)徑。由于作業(yè)流程規(guī)則，同一個轉(zhuǎn)接塔的導(dǎo)料槽不會出現(xiàn)同時提升的情況，因此，依據(jù)單個導(dǎo)料槽提升需求計算系統(tǒng)所需的最大流量為：

Qmax=4Q≈7.6 L/min

(2)

故選用液壓泵型號為丹尼遜SDV10，流量8.5 L/min，系統(tǒng)所用電磁閥最大流量60 L/min，均滿足使用要求。

2.2.3 同步性實現(xiàn)方案

為保證4臺油缸動作的同步性，設(shè)計了4條同步液壓馬達(dá)構(gòu)成的速度同步回路，采用4個軸剛性連接的等排量雙向液壓馬達(dá)作為流量分流裝置。當(dāng)某一路電磁閥處于工作狀態(tài)時，液壓泵輸出的壓力油進(jìn)入等排量的4個雙向液壓馬達(dá)，然后進(jìn)入油缸下腔，4個油缸同步上升。系統(tǒng)原理圖見圖2。同步馬達(dá)的型號為UD 4.5/4TV，此同步馬達(dá)單片排量為4.5 mL，并帶有超壓保護(hù)和補(bǔ)油功能。

圖2 同步提升液壓控制回路

2.3 軟硬限位保護(hù)

對導(dǎo)料槽提升和下降的限位，將原有的機(jī)械開關(guān)更換為電氣接近開關(guān)。接近開關(guān)無需與運動部件進(jìn)行接觸，具有動作可靠、性能穩(wěn)定、頻率響應(yīng)快、應(yīng)用壽命長、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點，并具有防水、防震、耐腐蝕等特點。

為提升系統(tǒng)可靠性，在電氣限位之外，又增加了一層可調(diào)機(jī)械硬限位，結(jié)合液壓溢流閥使用。當(dāng)上升或下降超過預(yù)定范圍觸碰硬限位時，溢流閥超壓溢流，液壓系統(tǒng)卸荷，動作停止。實際安裝時，硬限位的范圍比軟限位稍大，正常情況下硬限位不起作用，軟限位失效時，硬限位作為系統(tǒng)的最后保護(hù)。

2.4 導(dǎo)料槽密封改造

原有導(dǎo)料槽與皮帶的接觸面采用軟性擋皮密封，這種形式密封差、強(qiáng)度低、不耐磨，且當(dāng)升起的導(dǎo)料槽下降時，軟性擋皮無法自動回位，會導(dǎo)致偏移、堆積等問題。因此，需要對導(dǎo)料槽密封機(jī)構(gòu)進(jìn)行改造。

使用雙層防溢裙板替換原有的導(dǎo)料槽擋皮，防溢裙板的材質(zhì)為聚氨酯，耐磨性強(qiáng)，密封性能優(yōu)異。防溢裙板的直板緊貼導(dǎo)料槽側(cè)面，底部與皮帶接觸，防止物料外溢；裙邊外翻，可在一定角度內(nèi)旋轉(zhuǎn)，靠橡膠板的彈力，自動跟蹤皮帶，始終與皮帶保持緊密接觸(見圖3)。這種雙層硬質(zhì)設(shè)計，符合提升導(dǎo)料槽使用要求，同時能有效防止物料灑落。

1.壓板 2.角鋁 3.二道護(hù)簾 4.防溢裙板 5.輸送帶圖3 防溢裙板安裝示意圖

3 結(jié)語

改造完成后的導(dǎo)料槽實現(xiàn)了自動升降，當(dāng)上游BQ伸縮頭對位到相應(yīng)的BJ下料斗時導(dǎo)料槽落下，其余情況下導(dǎo)料槽升起。改造完成后，BJ沿線灑落量減少了70%以上。由于非作業(yè)流程下導(dǎo)料槽升起，防溢裙板不與皮帶接觸摩擦，大大降低了裙板的磨損率，再加上聚氨酯材質(zhì)裙板本身的耐磨性，全新防溢裙板的使用壽命預(yù)計在5年以上。高精度提升型導(dǎo)料槽的應(yīng)用，有效消除了導(dǎo)料槽下沉及大量灑落煤帶來的安全隱患，具有較好的環(huán)保效益，對港口類似設(shè)備的改造具有借鑒意義。