某悬臂回转堆料机及其悬臂胶带机的设计

孙雪+张廷海+刘兴刚

摘要：悬臂堆料机主要用于工业行业中对原辅材料的预均化。阐述悬臂回转堆料机的基本结构，详细介绍各个部件的工作原理，并对胶带机输送物料最重要参数的设计进行说明，以期为悬臂回转堆料机的应用与改进设计提供参考。

关键词：堆料机；悬臂；胶带机；设计

中图分类号：TH246 文献标识码：A 文章编号：1674-1161（2016）10-0023-03

悬臂堆料机主要用于水泥建材、煤炭、电力、钢铁、冶金和化工等工业行业，用于对石灰石、煤、铁矿石和辅助原料的预均化。堆料机最大的特点、也是其优点，就是工作效率高，尤其对散状物料的堆取，堆料机可以沿着运输路线布置，大大节省了运输时间、运输成本和维修费用，且其耗能比较小，作业成本较低，易于实现自动化，因此在散料运输方面受到广泛的欢迎。国外如德国在这方面的研究开始比较早，目前技术已经成熟；我国大概于20世纪50年代开始研究，目前也取得了一定成就，但仍有很多成长空间。

1 悬臂回转堆料机的结构及原理

堆料机主要由悬臂部分、胶带机、行走机构、来料车、液压系统、回转机构、电缆卷盘、检测系统、润滑系统、轨道部分、电缆坑等组成（如图1所示）。1） 行走机构由平衡支架和行走驱动装置组成。平衡支架通过轴铰与上部悬臂铰接，堆料臂的全部质量压在平衡支架上。平衡支架与下端行走驱动装置铰接，行走驱动系统的同步运行是通过结构刚性实现的。车轮架的两端设置缓冲器和轨道清扫器。2） 来料车由卸料斗、斜梁、立柱等组成。卸料斗悬挂在斜梁前端，使物料通过卸料斗卸到悬臂的胶带面上。斜梁由2根焊接工字型梁组成，横向通过4根大小立柱支撑。大小立柱之间用工字型梁联接，工字型梁和斜梁之间又支撑4根立柱。这样可保证卸料车的整体稳定性。3） 液压系统实现悬臂的变幅运动。液压系统由液压站、油缸组成，液压站安装在组合支架下部的平台上，而油缸支撑在组合支架和悬臂之间。4） 回转机构由上、下回转平台，回转支承、支座、支承座，以及回转驱动装置等组成，回转驱动装置安装在上部回转平台上，并通过输出轴装置上的小齿轮与上、下回转平台间的回转支承上的外齿圈啮合。5） 动力电缆卷盘由单排大直径卷盘、集电滑环、减速器及力矩堵转电机组成。外界电源通过料场中部电缆坑由电缆通到卷盘上，再由卷盘通到堆料机配电柜。6） 检测系统由行走限位、变幅限位、回转限位、物料探测等部分组成。

该堆料机采用鳞状堆料方式将物料堆积成梯形截面的长形料堆，以达到贮存的目的。由进料胶带机运来的物料，卸到堆料机悬臂胶带机上。堆料机定点堆一个初始料堆，然后平移设定好的距離，再堆另一个料堆，以此堆完所有料堆，以备取料机取走。

2 关键部分的设计

2.1 悬臂部分

悬臂架由2个变截面的工字型梁构成，横向用钢板连接成整体，工字型梁采用钢板焊接成型。因运输限制，臂架厂内分段制造，现场焊接成整体。悬臂架上面安有胶带输送机，胶带机随臂架可上仰和下俯一定的角度，胶带机的传动采用驱动装置。张紧装置设在头部卸料点处，使胶带保持足够的张力，张紧装置采用螺旋张紧。悬臂前端垂吊一个料位探测仪。随着堆料机一边往复运动，一边堆积物料，料堆逐渐升高，当料堆与探测仪接触时，探测仪发出信号，传回控制室。控制室开动变幅液压系统，通过油缸推动悬臂提升一个预先给定的高度。

2.2 悬臂胶带机

悬臂胶带机主要由驱动装置、托辊组、滚筒组、垂直张紧装置等组成，其单向运转适应堆料工艺的需求。堆料时，物料经尾车通过卸料槽转载到悬臂胶带机上，悬臂胶带机将物料运送到料场。

3 悬臂胶带机的几个重要参数设定

3.1 胶带的速度

胶带的速度由胶带宽度、物料粒度、物料的磨损性来决定，带速的选择见表1。对于带速的选择，应考虑如下一些因素：1） 胶带宽度愈小，高速运行时愈不够稳定，甚至容易产生严重的撒料现象。2） 固定式带式输送机安装质量一般均较高，可取高一些带速；半固定式与移动式输送机的速度较低。3） 水平或近于水平输送时速度可较高；倾角愈大，物料愈易滚动或滑动，应取较低速度。4） 倾斜安装的带式输送机，相对而言，下运带式输送机应有较低速度，因为下运时物料更易在胶带上滚动与滑动。

3.2 胶带的宽度

胶带的宽度与胶带的速度共同决定胶带机的输送能力。悬臂胶带机的输送能力应满足堆料与取料两种工况的要求。胶带的宽度可根据胶带上物料的截面积公式计算得出（如图2所示）。

图2中：B为胶带的宽度；l3为托辊长度；θ为动安息角；λ为胶带槽角。

物料截面积可按公式计算得出。A=S1+S2，由经验公式： ，由于堆取料机悬臂胶带机为倾斜工作，所以截面积计算公式为：

式中：A为物料截面积，m2；K为倾斜系数；θ为动安息角；λ为槽角；δ为俯仰角度，按最大角度计算。

那么，由输送能力公式Q=3 600SVKρ计算，若所得结果大于设备要求的数值，即设计合理。

3.3 胶带机的圆周力FU

在带式输送机传动滚筒上所需圆周力FU是由所有的阻力相加得来的。胶带机所受各项阻力如图3所示。

式中：fLgqRO为承载分支每米旋转部分质量；fLgqRU为回程分支每米旋转部分质量； 2qBfLg为胶带质量；qGfLg为物料质量；Fε1为上托辊前倾阻力；Fε2为下托辊前倾阻力；Fg1为导料槽摩擦阻力；Fr为清扫器摩擦阻力；Fba为加速段附加阻力；F1为胶带绕过滚筒附加阻力。

4 结语

采用连续人字形堆料，可使理化性能不同的原料经过混匀处理后提高理化性能、成分波动小，从而简化用户的生产工艺和操作，提高技术经济指标，获得最佳的经济效益。

参考文献

[1] 王鹰.连续输送机械设计手册[M].北京：中国铁道出版社，2001.

[2] 汪宗华，钟晓辉.斗轮堆取料机的直线式悬臂带式输送机[J].起重运输机械，1998（3）：23-26.

[3] 李钢.堆取料机悬臂皮带机跑偏的解决方法[J].工程技术（文摘版）·建筑，2016（7）：103.