港口裝卸設備溜槽結構改進

閆學明

河北港口集團港口機械有限公司

1 引言

帶式輸送機是一種散裝物料輸送設備。由于帶式輸送機系統的任何一個節點發生故障都會造成全線停機,因此在生產運行過程中對設備系統的可靠性有很高的要求。轉接塔溜槽作為物料轉運、分流的重要節點,對生產效率的影響很大[1]。

在裝卸作業過程中,經常發生轉接塔溜槽局部或整體堵塞,導致皮帶運行不穩定、沿線物料灑漏等問題。轉接塔溜槽的內部空間狹窄,一旦堵塞疏通會非常困難,且內部襯板損壞后更換作業效率低并具有一定危險性。為解決上述問題,擬對現有溜槽進行改造,實現溜槽的模塊化拆裝,改善轉接塔溜槽的維修條件,提高港口溜槽維修效率。

2 溜槽改進方案

2.1 溜槽改進總體要求

2.1.1 整體結構要求

根據現場情況,設計一種可拆卸模塊式溜槽,包括溜槽框架、模塊化母板、把手、鎖緊裝置和若干耐磨襯板,改造位置為皮帶機尾部側的溜槽壁的垂直部分,不改變物料原來通過方向,適用于現有的所有轉接塔溜槽結構。

2.1.2 通用技術要求

改進后溜槽應具有耐磨抗震、結構強度高、維護成本低、排料暢通、易拆卸等特點,且不會在溜槽內增加堵料風險,可將密閉空間變為敞開維修空間,能夠降低維修作業的風險等級,便于漏斗內部維修作業的開展及維修物料的運送,可縮短輔助作業時間和維修作業時間。

2.1.3 現場安裝要求

在安裝和維修過程中,不能造成主體鋼結構損壞,不影響其他設備更換,便于后期維護;選擇合適的改造點位,便于現場人員改造安裝。

2.2 溜槽模塊化結構

以某公司皮帶機轉接塔溜槽為例,設計了一種實用化模塊化溜槽,其結構見圖1。該溜槽由角鋼與T型鋼焊接形成框架、模塊化母板、拆裝把手及鎖緊裝置等組成,在母板內側由螺栓連接耐磨襯板。

1.框架 2.模塊化母板 3.鎖緊環 4.鎖緊塊 5.把手 6.襯板(置于內側)圖1 模塊化溜槽結構圖

現場巡檢人員發現某塊襯板出現損壞時,無需維修人員進入溜槽內部,只需拆下相應母板鎖緊塊,即可拆下損壞襯板進行更換。

作業過程中,當溜槽出現局部堵塞時,通過溜槽觀察門確定堵塞位置,同樣拆下相應母板,無需人員進入溜槽就可以開展清料作業,極大提高了清料作業的安全性。

2.3 計算與校核

2.3.1 載荷分析

作業時,皮帶機轉接塔溜槽受到物料沖擊力,框架主體為主要受力部件。根據皮帶機實際運行參數,最大運量4 400 t/h,帶速4.4 m/s,物料比重約1.35 kg/m3,物料經拋料滾筒進入溜槽,假設物料運行速度不變,依據動量定理,計算得到溜槽框架受到作業沖擊力約為5 377 N,考慮到瞬時作業速度增加,為保證安全運行,增加安全系數1.1,溜槽框架受到最大沖擊力約為5 915 N。

2.3.2 有限元分析

將由角鋼與T型鋼焊接形成框架作為一個整體,物料沖擊載荷施加于框架上,對溜槽框架主體所受沖擊力進行分析。基于SolidWorks Simulation的應力分析結果可以看出,最大主應力28.86 MPa,小于Q235的屈服強度,最大變形為2.62 mm,溜槽結構滿足使用要求。

2.3.3 螺栓連接強度校核

分析耐磨襯板與模塊化母板螺栓連接強度是否滿足要求[2]。溜槽垂直于水平面布置,螺栓在水平方向除了受預緊力外,沒有其他外力影響。螺栓在豎直方向受耐磨襯板重力剪切,現場使用螺栓為4顆M10X50普通螺栓,最大抗剪切力約為13.4 kN,而耐磨襯板重力約220 N,遠小于螺栓抗剪切力,螺栓連接強度滿足要求。

3 結語

改造完成后,設備運行平穩,更換襯板與清料作業等所需時間明顯縮短,達到了預期效果。實踐表明,改造后的溜槽具有兩個方面優點:襯板易于從溜槽上取下,便于設備維修,可縮短設備維修的時間;單片母板與襯板組合質量輕,單人便可裝卸,從而強化維修工作的安全性。