圆形料场桥式刮板混匀堆取料机的堆料机技术分析

张晓慧（北方重工装卸设备分公司设计所，辽宁 沈阳 110141）

圆形料场桥式刮板混匀堆取料机的堆料机技术分析

张晓慧
（北方重工装卸设备分公司设计所，辽宁 沈阳 110141）

摘 要：室内圆料场顶堆侧取堆取料机是散料装卸领域的环保设备。本文从圆形料场桥式刮板混匀堆取料机的堆料机进行了分析，分别从堆料臂架的配重平衡对中心柱及回转支承的影响、堆料机俯仰油缸的选取、堆料机铰支座及堆料臂架上的拉杆等方面进行了分析阐述。并结合我公司目前的设计情况对这几个问题的进行了技术应用分析。

关键词：圆形料场；堆料机；配重平衡；油缸选取

圆形料场桥式刮板混匀堆取料机，适用于原料的预均化堆场。占地面积小、可连续进行堆料、取料作用，全自动程序控制。是水泥、煤炭等散状原料理想的均化设备。该类设备采用连续人字形堆料和全断面取料的堆取料工艺，堆料层数可达500层以上，是堆取料机中混匀效果最佳的设备，目前广泛应用于火电厂、煤炭、化工、水泥厂等多个领域。 该类设备根据取料机回转半径的不同分为φ60m 、φ80m、 φ90m和φ110m圆形堆取料机（如图1所示）。

1 设备的结构及工作原理

该设备的主要特点是：堆取料机采用人字形堆料和全断面取料的堆取料工艺。堆料机在PLC程控下，堆料臂往复回转，同时在一次往复回转过程中完成从上升到下降的周期变幅变速运动，完成连续人字形堆料工艺。取料机通过运行在圆形轨道上的端梁围绕中心柱在料场内运行。同时料耙沿桥梁往复运行实现全断面取料，最终通过刮板输送系统将物料刮至中柱底部经地坑胶带机运出。

2 堆料机的配重平衡

总结堆料臂配重的设计结果，堆料臂平衡后重心点基本位于悬臂上翼缘板附近，目前公司堆料臂配重要求变幅油缸始终受压，在空载上仰阶段臂架整体倾翻力矩最小，满载下俯时整体倾翻力矩最大。而圆形煤场堆料臂重心的位置决定了中心柱上方的倾翻力矩等载荷。工作（或静止）时重心偏移产生的弯矩越大，中柱的变形就越大。达到一定程度后，中心柱原有直径就由于变形量超过允许值。为了有效降低中心柱直径，首先需要考虑的是堆料机运行时重心的偏移情况。在这种优化理论下，堆料机采用空载、满载重心分别位于中心点两侧，俯仰堆料机上仰、下俯以及空载满载位于中心点两侧时整体重心偏移量最小，对中心柱产生的弯矩最小。中心柱允许的直径也就越小。由此为机理，应当明确两个问题，一是俯仰堆料机应该优先采用拉压缸，代替使用纯压缸；二是俯仰堆料臂的铰点中心应尽可能靠近悬臂重心点位置。结合臂架截面高度，在大的倾翻力矩下，转台下部需要较大直径的回转支承。为使堆料机下部回转支承直径降低，减小堆料臂产生的倾翻力矩是一个重要方法。经过几台设备的有限元计算中发现，在堆料臂空载上仰油缸压力接近于0时满载下俯仅有十余吨的压力，油缸直径可以明显缩小，而且重心偏移也不大（如图2所示），仅在600mm左右，对于回转支承则可以进一步缩小直径，进而中心柱直径缩小。

3 堆料机俯仰油缸的选取

在设计过程中始终以一个最大（或油缸公称压力）校核油缸长度，实际上在油缸处于最大伸长时，实际压力为最大的压力的一半左右，有时会小很多，但都忽略了这一问题；应当确定是否存在选用大油缸的问题。但由于目前还没有开始计算油缸受力何时最大，在一定期间内只能按照油缸伸长最大受力最大状态进行选型。

4 堆料机铰支座

铰点确定为臂架外部后，铰支座结构需要调整，主要是与臂架连接方式即轴承选用，早期图纸有采用双列球面辊子轴承的，还有不带轴承的。关节轴承采用较少，但关节轴承在斗轮机中较为常见。考虑到该处轴承仅在一个较小的角度范围内转动，最大不超过±20°，而且转速非常低，一般不超过0.1r/min，选用球面辊子轴承不合适，采用关节轴承是比较合理的。目前选用的关节轴承是自润滑的但仍然按照带润滑的轴承座设计，而润滑油孔位置是参考普通轴承设计的，对关节轴承并不合适。现在有取消的计划。

5 堆料臂的拉杆

由于带俯仰堆料臂臂长较长，考虑挠度变形对设备的影响，目前在公司内部悬臂前端挠度要求控制在1/300，而臂长达到一定程度后，很难保证挠度要求，同时考虑降低堆料臂整体重量，需要在臂架上方增加拉杆以高整体刚度。对于圆形料场堆料机受整体空间结构影响，悬臂上仰到最高角度时，拉杆不能高过栈桥支撑点标高，这就限制了拉杆尺寸，目前设计的拉杆高度一般不超过4m。当堆料臂架过长（达到38m）且头部再有比较重的一个伸缩套筒，原有拉杆结构在计算过程中无法通过，被迫调整拉杆位置，在试验过程中，将支杆前移，使之接近于变截面尾端位置，同时后移后拉杆的臂架铰点位置，缩小后拉杆与臂架的角度，通过多次计算，取得了较好的效果。拉杆受力状态明显改善，截面可以缩小。悬臂架在支杆前部可以显著降低截面高度和板厚，应力状态明显改善，进一步改善了拉杆的受力状态。支杆也由于受力平衡问题，垂直方向载荷明显降低，可以有效降低截面尺寸和重量，从而降低了成本。

参考文献

[1] JB/T8894-2005，移动式散料连续搬运设备钢结构设计规范[S].

中图分类号：TH22

文献标识码：A