一种半门式刮板取料机的设计浅谈

刘 宇 刘 旭

北方重工集团有限公司

一种半门式刮板取料机的设计浅谈

刘 宇 刘 旭

北方重工集团有限公司

本文概述了一种半门式刮板取料机的设备用途、结构特点、工作原理和设计要点，主要钢结构进行了有限元分析，使结构设计更加合理，同时降低设备的载荷与重量，增强了产品的竞争力。

半门式刮板取料机；结构设计

1 、概述

半门式刮板取料机是长形料场用来处理散状物料的一种设备，广泛地应用于发电厂、钢铁厂、化工厂等具有散状物料堆放要求的场合。该种机型集合了占地小、储量大、产能大、污染小、自动化程度高等诸多优点。本文针对此种机型的料场布置、工作原理和设计要点进行了简单介绍，对主要钢结构进行了有限元分析，提高了机器的可靠性。

2 、半门式刮板取料机的料场布置、基本结构和工作原理

2.1 料场布置

半门式刮板取料机是用于封闭式长形储料场取料作业的一种先进机型，安装在封闭式长形料场，料场内部中心位置带有挡墙，且以挡墙为中心对称分布，同时与卸料车生产互不干扰可同时进行，生产效率较高。

2.2 基本结构和工作原理

半门式刮板取料机主要由门架、取料臂系统、卷扬提升装置定端梁、摆动端梁等组成。

工作原理：刮板链系统布置在取料臂的臂架上，由电机带动减速机驱动链轮并带动刮板链刮取物料；车轮架、电控室、电缆卷盘固定在行走端梁上。取料机的运动是行走端梁纵往复行走的同时，刮板系统在刮板臂架的支承下横向刮取物料，按预定的吃料深度改变臂架悬挂角度，达到按层刮取物料，实现预定的取料量。

3 、参数的确定

根据实际方案要求，确定本机主要参数。

物料特性：

堆积物料：铁精粉

物料容重：2.7t / m3

物料粒度：最大0.4mm

物料堆积角：25°～40°

物料湿度：10%

3.1 端梁行走驱动功率的计算

行走机构分为两种工况：取料工况调车工况

负荷阻力(作业时)

式中：F1—轨道对车轮的阻力

式中：G—机重

r —车轮半径

K—滚动力臂

F2—车轮轴承阻力转化到轨道对车轮的阻力

F2=Gfr’/r

式中：f—滚动轴承摩擦系数

r’滚动轴承滚动半径

F3—刮板切削阻力(前进方向)

F3=L·Gf·uf·us

式中：L—链载荷长度

Gf—每米刮板链物料输送量(平均值)uf—材料摩擦系数

us—刮板运行阻力转化到前进方向的阻力系数

3.2 刮板驱动功率的计算

刮板驱动力：

F=F1+F2+F3+F4

式中：F1——刮板切削阻力；

F2——物料沿刮板向前运行摩擦阻力；

F3——刮板链运行摩擦阻力；

F4——物料抬升阻力

刮板驱动轴功率N：

刮板驱动减速器及链轮组总的功率效率η=0.73

按1.35倍安全系数，电机功率PM=1.35•N

4 、主要结构的有限元静力分析

4.1 建立主要部件的有限元模型

半门式刮板取料机钢结构钢结构采用壳单元模拟，受力以拉压为主的构件采用梁单元或杆单元模拟，铰轴等用刚体单元组合模拟。网格划分均采用程序划分，局部手动优化。

4.2 定义材料属性和边界条件

主要材料设计为Q345-E，材料密度=7850kg/m3，泊松比μ=0.29，弹性模量E=206800Mpa。

主要载荷如下表：

部件自重载荷加载模式及载荷值

添加约束：

①固定端梁处约束：X方向为铰接轴的轴方向，施加X、Y方向的 位移约束与Y、Z方向的旋转约束，其余释放。

②摆动端梁处约束：同固定端，采用建立刚体单元进行约束，具体为：施加Y方向位移约束，其余释放。