大型平底筒仓清仓装置浅析

韩建斌

摘 要：本文介绍了大型平底筒仓清仓装置的现状，重点分析了埋刮板清仓装置的组成及功能，说明其为目前较理想的清仓设备。

关键词：平底筒仓；埋刮板清仓装置；驱动装置；机架；刮板；链轮与链条

中图分类号：TU473 文献标识码：A

1.背景

随着城市用地日益紧张，土地使用的机会成本越来越高，新的形势迫切要求积极探索研究物料堆放、贮存的新方法、新工艺。采用大型筒仓作为煤炭等散货堆放贮存的工艺方案，是解决煤炭在露天储存时对环境造成严重污染的有效手段，不仅可以将煤炭封闭地仓储起来，避免了粉尘飞扬造成煤炭质量的损失和环境污染，而且与大多数仓储系统相比容量最高，单仓储量可达100000m3以上，并可节约占地40%以上，是最经济高效的储存方式。

筒仓仓底基本上有两种形式：锥底和平底。锥底筒仓物料完全依靠自重流出筒仓，无需动力，但这种仓型有仓容损失，有效容积使用率低，特别是大直径的筒仓。平底筒仓中大部分物料都可以依靠重力自然流动出仓，但有一部分物料由于自然堆积角不能自流出仓，形成死角。对一般筒仓来说，这部分残留物料相对量并不是很大，占总仓容量的10%左右，但绝对数量却很大，从几十吨到几百吨不等；对大直径圆仓来说，绝对数量甚至达到上千吨。解决好这部分物料的出仓问题，充分利用筒仓的有效容积，就成为清仓装置研究的关键。

2.现状

目前国内外清仓装置基本上有以下两种：螺旋清仓机和鼓气式出仓装置。但这两种清仓方式投资都比较大，能耗较高，输送能力有限，对于鼓气式清仓机一般不适合于筒仓直径大于30m的情况，因为这会对鼓气膜有更高层次的要求，而且放置于筒仓内的鼓气膜也会占据筒仓壁一定的空间，每次清仓过后还要人工把鼓气膜放置到原来的位置，费时费力。而螺旋式清仓机存在的主要问题是工程造价和运营成本较高，且充满度低，输送能力小，适应性较差等，在大型化、全封闭、安全、效率、经济性和适应性等方面仍然存在着各种问题和不足。为了克服上述清仓装置的缺点，更好的解决现有清仓难的问题，埋刮板式清仓装置是较为理想的清仓设备。

3.组成及功能

埋刮板清仓装置采用设备长度与筒仓半径相当、以一侧全程开口进料方式进行作业，其开口朝向待清理物料，即清仓装置前进方向。设备运行时，物料受刮板链条在运动方向的压力及物料自身质量的作用，在物料间产生内摩擦力。这种摩擦力足以克服物料在机槽中移动产生的外摩擦阻力，使物料形成连续整体的料流而被输送。清仓作业时，设备机在行走机构的驱动下，绕筒仓中心转动的同时通过自身的运行将物料向筒仓中央输送，再由中央卸料口将物料卸出筒仓，达到清仓的目的。

埋刮板清仓装置共分为机头驱动装置、机架、机架支撑、刮板、链条、链轮、行走驱动装置七大部分：

3.1 机头驱动装置

机头驱动装置安装于筒仓的中心，是埋刮板清仓装置驱动链轮带动刮板向筒仓中心输送煤炭的动力所在，它的组成主要有驱动电机、减速器、驱动电机与减速器之间相连接的皮带、安装于驱动电机上的小带轮、安装于减速器上的大带轮以及安装于减速器输出轴与链轮旋转轴上的大小锥齿轮组成。机头驱动装置中电机与减速器的选择对刮板是否能够提供足够的动力，用于平稳的带动物料向筒仓中心移动起着至关重要的作用。减速器与电机之间采用皮带连接是为了防止刮板在运动过程中因出现过载，起到打滑缓冲的作用，对电机甚至整个装置起到保护作用。

3.2 机架

机架的设计首先应满足4点要求：（1）清仓装置易于在圆周方向绕筒仓中心运动时切入待清料堆；（2）整个清仓机架在处于待工作的过程中能够承受来自清仓装置上面物料的压力，以及在工作过程中能够承受来自物料强大阻力；（3）在物料向筒仓中心输送的过程中，清仓装置的机架槽内应能够尽可能多的吃入物料，以利于物料向中心输送；（4）机架整体的重量应尽可能的小，因为自身过重会要求驱动行走部分的电机拥有较大的功率，不利于节能环保。因此为满足清仓装置在绕筒仓中心圆周方向转动时，清仓机易于切入无法顺利依靠自身重量出仓的物料，整个清仓装置机架的底端应具有一定角度的倾斜，在机架底端面向待清物料的方向上应有约为机架底板厚度1/3数值的倒角，以减小在机架切入物料的过程中所承受的阻力。

3.3 机架支撑

机架支撑对于机架承担来自顶部物料的压力，又使机架顺利行走起着至关重要的作用，它是保证机架在物料重力的压力下不向底面弯曲的关键所在。机架支撑应满足下面3点要求：（1）支撑轮应可以在筒仓底面上3600无死角转动，因为清仓装置在筒仓内的行走路线是弧线，而有时机架在绕筒仓中心转动时，不可避免地会出现机架下面有一定数量的物料无法进入机架槽内，在此情况下势必会阻碍机架下支撑轮的行走，采用3600无死角转动可以使支撑轮绕过阻碍顺利前行；（2）机架支撑轮所使用的材料要具有不会因轻微的摩擦而产生火花，因为整个装置不可避免地会在工作过程中与煤炭产生一定的摩擦，煤炭极易燃，防止火花的产生是设计应考虑的重中之重；（3）机架支撑轮在机架上的安装应均匀固定在机架底端，以较为均匀地承受来自外部的压力，安装高度应与清仓装置机头驱动的支撑部分处于同一水平面上，这样才可以让支撑轮来分担机头的重量，从而减少机头支撑的承载力，提高机头支撑的工作寿命，保证工作可靠性。

3.4 刮板

刮板是整个清仓装置输送物料的关键所在，它是把筒仓内剩余物料输送出仓的直接推动者，因此它布置的是否合理，安装的是否稳定直接决定着整个清仓装置能否具有足够的有效输送能力。对于刮板来说，结构的设计应满足与链板之间的固定稳定，并且在工作过程中不能因承受来自物料方向过大的阻力而出现断裂或脱落于链板的现象。刮板的形状正如同清仓装置机架面向物料底端一样，直接切入物料的刮板也应有一定弧度，前端应适当薄以利于在切入料堆时受到物料的阻力较小，使机架槽内快速充满物料，然后通过电机的驱动把动力传输到链轮的驱动轴上，从而带动链轮转动，利用链板上安装的刮板把已经进入到刮板前端槽内的物料带到筒仓外部。

3.5 链轮与链条

链轮与链条是一组互为配合的关系，在清仓装置中担任着把机头电机中的输出动力传递给刮板，然后利用刮板把筒仓内剩余物料清理出仓的任务。因此链轮与链条的配合对于刮板来说尤为重要，链轮的选取要以链条而定，只有把链板上刮板的厚度确定好之后才可以得到有效的节距，节距又是链条与链轮配合的重要依据，因此只有把链板上的参数确定好之后才可以确定链轮及其齿数。

3.6 行走驱动装置

行走驱动装置是驱动清仓装置绕筒仓中心转动的动力提供者，其合理的设计计算是保证整个装置能在圆周方向运动的前提。行走驱动装置与机头驱动装置在清仓装置中具有类似的作用，都是清仓装置的动力提供者，一个是驱动清仓装置圆周方向行走，一个是驱动清仓装置的输送刮板转动。行走驱动装置主要包括驱动电机、减速器、驱动轮、驱动小车壳体，合理设计选型是行走驱动装置的关键所在。与机头驱动装置一样，行走驱动装置同样要满足以下几点要求：（1）行走驱动装置在驱动行驶的过程中速度要平稳，要具有足够的驱动力，避免在驱动的过程中出现打滑而停止不前的现象，从而影响到整个清仓工作的效率；（2）壳体的设计应尽量避开来自顶部物料对小车的压力，不能因为顶部过重的压力而对小车装置造成损坏；（3）驱动轮材料的选择要与机架支撑轮材料相同，要有一定的摩擦因数，防止出现打滑；要有吸振的能力，因为驱动小车在行驶的过程中，会因筒仓底部有一定数量没有清理干净的物料，使得小车在行走时会产生一定的上下浮动，因此驱动轮材料的选择对于小车的平稳工作具有重要作用。

结语

在当前国家高度重视环保问题的形势下，散装物料采用大型平底筒仓储存具有储存量大、密闭环保、避免物料质量损失等优点，是未来的发展方向，埋刮板清仓装置利用其在工作过程中平稳、安全、可靠、高效，安装简单，操作简便，适应性强，自动化程度高的特点，必将成为今后大型平底筒仓清仓设备的主流发展方向。

参考文献

[1]刘新春.平底粮食筒仓气鼓式清仓装置获国家专利[J].粮食流通技术，2000，29（1）：11-12.

[2]孙敦屏.一种新型埋刮板清仓机的研制[J].水运科学研究所学报，2001（1）：73.

[3]刘新春.平底筒仓如何清仓[J].中国商报，2000（7）：6.