装船机溜筒选型分析

申小强

大连华锐重工集团股份有限公司 大连 116013

0 引言

溜筒是装船机装载船舶的重要喂料装置，安装于装船机悬臂头部。溜筒形式主要根据所装载物料的物理特性、船舶尺寸、船舶吃水、码头水位变化、环保要求等参数确定。本文详细分析了不同种类的装船机溜筒，以及不同溜筒的技术特点、部件构成等，进而为装船机溜筒的设计、选型提供详实、有效的依据，并达到全面提升技术水平的目的。

1 溜筒分类

溜筒按照不同的分类方法，可分为多种形式。按照溜筒的几何形状分类，主要可分为导料板、直溜筒、伸缩溜筒、折线溜筒、螺旋溜筒等形式（见图1）。按照溜筒的组成材料分类，主要可分为钢制溜筒、陶瓷溜筒、布袋溜筒等形式（见图2）。按照环保要求分类，主要可分为无除尘溜筒、洒水或水雾除尘溜筒、负压除尘溜筒等形式（见图3）。按照装载平舱要求分类，主要可分为非抛料溜筒、抛料铲自动抛料溜筒、投掷机强制抛料溜筒等形式（见图4）。

图2 按照溜筒的组成材料分类

图3 按照环保要求分类

图4 按照装载平舱要求分类

2 不同种类溜筒的技术特点

2.1 不同几何形状的溜筒

1）导料板 该类型溜筒也可称为无实体溜筒，仅靠导料板调整角度，将物料由装船机臂架抛射至船舱。该类型溜筒因具有自由抛料的特点，使初始装载时司机不易控制落料点位置，适用于小型敞口驳船或舱口较大的大型船舶。其不具备平仓和缓冲功能，适用于装载密度较大的矿石类散料装载，如铁矿石等。因物料自装船机臂架抛射后即暴露在船舱外部，环保性能不高，优点是不必考虑溜筒堵料问题，装载效率高，后期维护量小。

2）直溜筒 该类型溜筒主要是相对折线、螺旋溜筒而言，是指单节固定、不可调整长度的溜筒，也是最常见的溜筒之一，广泛应用于矿石、煤炭、水泥、沙石、粮食、化肥等散装物料的装载。该类型溜筒通常配有摆动机构，可使溜筒在装船机臂架俯仰过程中保持竖直，筒体下部可根据平舱要求配备抛料铲。其缺点是溜筒长度不能改变，设计时需充分考虑溜筒进入船舱的尺寸，以及装船机在移舱过程中溜筒与船体的相对位置。

3）伸缩溜筒 伸缩溜筒是最常见的溜筒形式之一，适用于大多数散装物料的装载，其特点是溜筒长度可调节，能满足大型船舶高水位空载、低水位满载情况下船体高度落差大的工况使用。在工作时，溜筒出口尽量贴近船舱底部，可有效降低粉尘的外溢。溜筒伸缩机构通常由卷扬机组成，各伸缩节筒体内部设置定位滑道，保证各筒节伸缩自如。溜筒底部也可配置抛料铲，用于有平舱需要的物料装载。

4）折线溜筒 折线溜筒通常由钢丝绳驱动折叠各折线段，以达到溜筒伸缩的目的。其折线角度可降低物料冲击载荷，适用于有缓冲要求的物料装载，可降低物料的破损，与螺旋溜筒相比可缩短溜筒的整体高度，为装船机避让运输船提供了便利条件，但对于流动性差的物料不适用。

5）螺旋溜筒 该类型溜筒主要用于粮食、饲料、化肥、以及袋包等散装、袋装物料的装载。其螺旋角有效降低了物料下降速度，对流动性好、有防破损要求的物料特别适用。缺点是螺旋溜筒长度固定，不能伸缩，在装船机方案设计时，需考虑溜筒长度与装船、移舱、避船等相关工况的匹配性。

2.2 不同材质的溜筒

1）钢制溜筒 钢制溜筒适用于绝大多数散装物料，溜筒筒体内部可根据所输送物料的硬度和磨损性配置不同物理特性的耐磨衬板，如矿石等可配置耐磨钢、堆焊板等类型的衬板，煤炭等可配置耐磨钢、陶瓷等类型的衬板，粮食、饲料、化肥等可配置不锈钢、高分子材料等类型的衬板。

2）陶瓷溜筒 该类型溜筒通常为多个小型陶瓷锥筒由钢丝绳串联组成，溜筒可伸缩，溜筒外部按照环保要求可配置帆布外套。各锥筒相互嵌套，使所输送的物料在下落时形成折线输送路径，在各锥筒壁间缓冲，可称为折线锥形溜筒（见图5），同时该类型溜筒也可制成使物料不走折线的形式，可称为直线锥形溜筒（见图6）。这2种溜筒在相同输送条件下，当溜筒最大伸长量一致时，无折线形式的溜筒其收缩后长度相对更小，质量更轻，锥筒磨损率更低。

图5 折线锥形溜筒

图6 直线锥形溜筒

3）布袋溜筒 该类型溜筒通常用于饲料、面粉、化肥等磨损率小的物料，溜筒下部通常配有橡胶挡尘帘，工作时挡尘帘覆盖在物料表面，可有效阻挡粉尘扩散。因其组件材质柔软，溜筒局部可随物料的堆高而升高，通常其下部配有料堆高度感应开关，溜筒伸缩机构会随开关的动作而将溜筒缩短，以达到溜筒随料堆升高而自动缩短的目的。

3 溜筒组件

3.1 溜筒的组成

如图7所示，常见的伸缩溜筒主要包括接料斗、溜筒摆动机构、溜筒回转机构、溜筒伸缩机构、溜筒筒体、抛料铲和抛料铲摆动机构等部件。其中，接料斗与装船机臂架头部溜槽铰接，用于承接臂架带式输送红军输送过来的物料；溜筒筒体为溜筒的主要结构件；溜筒摆动机构常采用液压缸、电液推杆驱动，用于保证溜筒随装船机臂架俯仰动作时保持竖直，或调整溜筒至特定角度装卸物料，也用于装船机不工作时锁定溜筒。溜筒伸缩机构常用电动卷扬机驱动，用于调整溜筒的工作长度。抛料铲摆动机构通常由液压缸或电液推杆驱动，用于调整抛料铲抛料角度，进行平舱作业。溜筒回转机构与抛料铲配套使用，用于旋转抛料铲，溜筒回转机构的位置可布置于溜筒上部，使溜筒整体转动，也可布置在下方，只转动抛料铲。

图7 伸缩溜筒

3.2 溜筒组件

1）抛料系统 如图8所示，常见的溜筒抛料系统有固定角度抛料、可调角度抛料、投掷机抛料等形式。

图8 抛料形式

①固定角度抛料 该类型抛料系统应用相对较少，其主要用于硬度小、磨损性低的物料，物料流动性差，需采用抛料的形式装载，固定角度的抛料铲维护量少，但磨损量相对较大。

②可调角度抛料 是一种应用最为广泛的抛料系统，大多数矿石、煤炭、化肥、硫磺等均可采用，装船机正常工作时很少使用抛料功能，待需要平舱时，抛料铲调整抛料角度用于平舱作业。

③投掷机抛料 主要用于流动性极差的散装物料及袋包等物料，如木片、散糖装船通常需采用投掷机。值得注意的是，螺旋溜筒通常溜筒下部会配置投掷机抛料系统，另外投掷机也可用于堆场堆料机。

2）除尘系统 除尘系统大体可分为无动力除尘、水雾除尘、干式除尘等形式。

①无动力除尘 又可分为裙边防尘（见图9a）和夹层套管除尘（见图9b）。该类型除尘系统用于粉尘相对较少的物料，如颗粒饲料、散糖等；溜筒工作时，溜筒底部的裙边覆盖在料堆表面阻挡粉尘外溢（见图9c）。裙边防尘升级版是在溜筒底部设置裙边的基础上再增设溜筒夹层。以陶瓷溜筒为例，溜筒底部设置裙边，并在其套筒外部设置防尘套管，使溜筒与套管间形成夹层（见图9b）。当物料下降时，溜筒主通道间气流在物料带动下流速加快，夹层间气流相对较低，根据伯努利原理，2层间产生空气压力差，粉尘被压制在主通道内，以达到除尘的效果。

图9 无动力除尘系统

②水雾除尘 按照水雾颗粒度大小可分为洒水除尘、水雾除尘、干雾除尘等形式，其共同特点是需喷水达到除尘的效果，主要用于矿石、煤炭等不惧水的散装物料。水雾除尘主要由供水系统、储水系统、加压系统、空压机系统（纯洒水系统除外）、喷水系统、控制系统等组成，其中供水系统主要有水缆卷盘供水、储水槽供水、水栓供水等形式；喷水系统主要有喷嘴喷水、雾炮喷水（见图3b）等形式。当冬季采用水雾除尘系统时，整个除尘系统常采用电伴热做系统保温。

③干式除尘 此类除尘系统主要用于不可沾水的散装物料，如粮食、水泥、散糖等。干式除尘主要有集中负压除尘（见图3c）和单点布袋除尘（见图10）2种形式，其中集中负压除尘系统需要布置较复杂的除尘管路，整体驱动系统耗能较大。

图10 单点布袋除尘

3）溜筒摆动系统 常见的溜筒摆动系统仅用于维持溜筒在装船过程中保持直立状态和非工作时锁定溜筒，也有部分装船机为达到最大程度的平舱装船效果，需要在装船作业时倾斜溜筒。溜筒摆动系统大体可分为钢丝绳摆动系统和液压摆动系统2种，其中钢丝绳摆动系统是设置一套溜筒摆动钢丝绳补偿缠绕系统（见图11），利用臂架俯仰带动溜筒摆动，以达到溜筒始终竖直的

图11 溜筒摆动钢丝绳补偿缠绕系统

目的；液压摆动系统通过设置在溜筒上部的液压缸驱动，可实现单平面摆动（见图12a）和立体摆动（见图12b）。

上述单平面摆动溜筒与弧形溜筒整体回转组合时，可实现摆动加回转（见图12c）功能，也可实现立体摆动的目的。

图12 溜筒摆动系统

4 总结

通过对各类型的溜筒及其组件进行分析、比较，研究了各类型溜筒的适用范围。为装船机溜筒的选用、设计提供参考。

各类型溜筒间可相互借鉴、各组件间也可相互组合，例如：伸缩溜筒下部配备抛料铲、溜筒回转机构，可以通过溜筒伸缩、回转、抛料来调整落料的位置和高度，实现很好的平舱作业要求，适应不同船型。在装船机溜筒设计时，可按照所装载物料的物理特性、码头水文、装载船舶吃水等情况选择最合适、可靠、先进的溜筒。