重型板式给料机的轻量化设计

王宏洋 李鑫

摘  要：现阶段我国的重型板式给料机的形式都是采用德国的OK板形式，这种板式给料机在性能上能够有效地满足用户的要求，但是存在设备重量较重的情况，影响设备制造厂家的市场占有率。文章针对这一方面的问题进行分析和阐述。

关键词：重型板式给料机;轻量化设计;成本节约

重型板式给料机广泛地应用在采矿、建材和煤炭工业部门。该机主要用于具有一定仓压的料仓和漏斗下面，将各种大容量物料短距离均匀连续的输送给各种破碎、筛分和运输设备，它不仅适合处理粗粒物料，对细粒物料也同样适应。可在恶劣的环境中完成繁重的工作，对物料的粒度、成份的变化、温度、粘度、冰霜、雨雪的影响或冰结的物料都有较大的适应性，给料量均匀准确可靠。

1 重型板式给料机的基本结构

重型板式给料机是一种适用于物料运输的设备。这种设备相较于皮带输送机来讲，主要的优势在于可以直接承受物料。重型板式给料机的主要组成部分有七部分。第一部分是驱动装置。第二个部分是主轴装置。第三个部分是拉紧装置。第四个部分是支重轮1。第五个部分是支重轮2。第六个部分是托链轮。第七个部分是机架。重型板式给料机的驱动装置最主要的优点在于采用无基础式的安装，驱动装置通过扭矩杆和支撑连接在设备的机架上，不需要设备的用户另外提供安装基础。同时驱動装置中的减速机和主轴装置的主轴的连接形式是锁紧盘空心轴连接，这样的连接形式更加的实用和安全。重型板式给料机的主轴装置采用的是轴承座，链轮和支承轮为主要结构。主轴装置通过轴承座采用螺栓连接的形式连接在机架的头部。链轮的主要作用是驱动链条进行运动。通常链轮的节圆直径有三种。第一种是522.6mm，631.54mm和732.81mm。在设计的选择过程中，最长选用的是631.54mm的节圆直径，这种形式的链轮转动最稳定。支承轮在设计过程中根据重型板式给料机的宽度进行选择。宽度在1600mm以下的不建议采用支承轮。重型板式给料机的拉紧装置最主要的特点就是螺旋弹簧拉紧的形式，这种形式的拉紧在拉紧效果上来讲是非常好的，在现场的用户反馈中，也是好评。拉紧轴通常采用的材质是45#。重型板式给料机的支重轮1和支重轮2最大的亮点在于轴承的选择，放弃了原来固有的滑动轴承，选择了更加保护小轴的滚动轴承，这样对于支重轮来讲是一种非常好的保护，延长了支重轮的使用寿命，提升了整个设备的使用寿命。重型板式给料机的托链轮除了轴承的选择和支重轮相似之外，托链轮还有一个非常重要的作用就是防止链板在运输物料过程中的跑偏，因此，在托链轮的滚轮的设计过程中在一侧设计有凸台，能够很好的限制链板的横向移动。重型板式给料机的机架在整个设备中非常的关键，支撑了设备上所有部件的重量和运输物料的重量，因此，在设计的过程中要给予足够的重视。重型板式给料机的机架是由钢板焊接而成的工字梁型结构，在上、下翼缘板之间焊有若干筋板，两个工字型主梁由若干个槽钢，工字钢组焊为一整体，其结构坚固稳定。机架的重量在整个设备中占有很大的比例，因此，在重型板式给料机的轻量化设计过程中，机架的轻量化设计是非常重要的一环。文章阐述的重型板式给料机的轻量化设计就是对设备的机架进行轻量化设计。

2 重型板式给料机的轻量化设计需求

我国现阶段的重型板式给料机的机身长度的范围在3米到20米之间，较长的重型板式给料机的设计还是需要进一步的加强。现在为中国石化长城能源化工（宁夏）有限公司提供的1400×45738mm的重型板式给料机就是一个非常重要的设计和生产填补。在充分考虑设备的正常使用性能以外，我们还需要将设备的整体重量进一步的优化，进行轻量化处理，以便在市场的竞争中占得先机。

目前市场上的重型板式给料机的结构和形式都趋于同质化，在这个时候，就要考虑在使用性能不变的基础上继续设备的结构优化，这样既能提升公司的市场竞争力，还可以提升公司在重型板式给料机设备中的技术储备。

3 重型板式给料机的轻量化设计过程

本次1400×45738mm重型板式给料机的轻量化设计主要是从机架，链板等重要位置进行。根据以往的重板设计图纸，机架中的支撑钢板的厚度都是在20mm到24mm之间，这种范围的设定主要是依靠了重板的长度和运量。但是本次设计中，重板的长度达到了45.738m。这样就需要保证重型板式给料机的运行稳定性和持久性。在充分的力学计算的支持下，本次设计的机架支撑板采用的是16mm的钢板外加筋板的形式，这样就会让整个机架的重量减轻大约1/10。

重板的链板如果按照类比设计进行设计，1400mm链板的底板厚度是22mm，同样在进行充分的力学分析计算之后，在保证链板的强度的同时，减少了链板底板的厚度，本次设计采用的厚度是20mm，这样就让每一块链板的重量减少约1/5。

4 重型板式给料机的轻量化结果

根据上图的反映可知，原有的设计中机架立板的厚度是22mm，现机架的立板的厚度变为16mm，同时为了保障机架的整体稳定性能，在立板的两侧增加筋板。

原立板的重量为：9990×430×22×7.85/1000000=741.8kg

现立板的重量为：9990×430×16×7.85/1000000=539.5kg

改造后重板立板减轻为：741.8-539.5=202.3kg

整台设备中有四段中间架，同时每段中间架有两个机架立板，整台设备机架处节约重量为202.3×4×2=1618.4kg。

根据本次设计，为我厂的重型板式给料机的轻量化设计提供了很多资料，我公司可以分批、分步骤的来改造现有的重型板式给料机的结构，在保障结构稳定性的前提下，可以进行相应的设备结构改造。本次设计的机架轻量化处理后可以为我公司节省约5万元。这样的轻量化结构可以为我公司以后的设备投标带来重量的优势，为拿下设备的合同奠定了基础！

此合同签订金额为785万元，经过轻量化改造之后，可以实现经济效益5万左右。为我公司在长距离的重型板式给料机的市场开拓打下了技基础。

5 结束语

上述的重型板式给料机的轻量化设计是我公司对于板式给料机整体改进的一个重要部分，鉴于现阶段我国在机械制造行业的竞争的激烈程度，我们为了争取更大的市场空间和市场占有率，必须在保障设备性能的前提下，进行相应的技术改良，这样才能够让设备在市场的竞争中占有优势。这次改造在现场的使用反馈非常好。业主看重的是设备的使用性能，制造厂家看重的是生产成本和利润。本次的轻量化设计很好的兼顾了两种情况，取得了非常好的效果。

参考文献

[1]西安重型机械研究所编制.重型机械标准[S].国家机械工业委员会重型机械局，1987.

[2]成大先.机械设计手册（第四版）[M].化学工业出版社，2002，11.

[3]中国机械工程学会热处理专业分会《热处理手册》委员会.热处理手册[M].机械工业出版社，2001，8.