孫　洋　劉洪博（.大連華銳重工集團(tuán)股份有限公司，遼寧 大連 6000；.北方重工裝卸設(shè)備制造分公司，遼寧 沈陽 0000）

門式刮板取料機(jī)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

孫洋1劉洪博2
（1.大連華銳重工集團(tuán)股份有限公司，遼寧 大連 116000；2.北方重工裝卸設(shè)備制造分公司，遼寧 沈陽 110000）

摘要：門式刮板取料機(jī)在許多領(lǐng)域都是很有用的，因門架式構(gòu)造，它特別適用于在倉(cāng)庫內(nèi)作業(yè)。本文介紹和分析了門式刮板取料機(jī)設(shè)計(jì)中的一些常見結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)要點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：門架；刮板取料系統(tǒng)；端梁走行；取料俯仰

堆取料機(jī)的特性在設(shè)計(jì)中受所堆存物料的性質(zhì)、數(shù)量、可提供的堆存面積、要求的裝卸生產(chǎn)能力和現(xiàn)場(chǎng)氣候條件的影響。不斷增加的合理化要求越來越多地希望使用全自動(dòng)化的設(shè)備，以滿足堆存要求。受此影響，刮板取料機(jī)不斷得到改進(jìn)和發(fā)展，到今天它已代表著通用和經(jīng)濟(jì)的解決辦法。在很多生產(chǎn)廠表現(xiàn)出其可靠性和維修少的優(yōu)勢(shì)，使這種機(jī)型越來越多地在有蓬和無蓬的堆場(chǎng)使用。

圖 1

門式刮板取料機(jī)的設(shè)計(jì)相當(dāng)簡(jiǎn)單，其跨度為可越過建筑物的總寬度，其在料堆外側(cè)地面兩條軌道上運(yùn)行，只需要一條取料帶式輸送機(jī)。在設(shè)計(jì)刮板取料機(jī)時(shí)可以通過合理確定刮板鏈的尺寸、形狀和材質(zhì)，以及合理設(shè)計(jì)刮板梯形來克服輸送設(shè)備常見的缺點(diǎn)。

門式刮板取料機(jī)主要由以下幾部分組成：

1-門架鋼結(jié)構(gòu)；

2-刮板取料系統(tǒng)；

3-端梁走行機(jī)構(gòu)；

4-取料俯仰系統(tǒng)；

5-物料轉(zhuǎn)載系統(tǒng)。

在刮板取料機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)，首先要計(jì)算刮板機(jī)的取料能力。而刮板的取料能力與刮板的鏈速、刮板尺寸和刮板之間的填充率有關(guān)。刮板的鏈速一般在0.56~0.7m/s；刮板尺寸的寬高比一般為5：1；刮板間的填充率在40%~60%；（和物料參數(shù)有關(guān)）然后確定軌距。因?yàn)樵O(shè)備要跨過料堆，所以軌距一定要大于料堆截面寬。考慮到設(shè)備調(diào)車時(shí)刮板取料系統(tǒng)不能和料堆干涉，還要留出刮板取料系統(tǒng)在調(diào)車時(shí)所需的空間尺寸。物料的輸出是通過與刮板取料機(jī)配套的地面膠帶機(jī)來實(shí)現(xiàn)的，這樣就要給皮帶機(jī)和物料轉(zhuǎn)載系統(tǒng)留出一定的空間。刮板取料系統(tǒng)的下俯角度一般不超過6度為宜，上仰角度只要越過料堆即可。

（1）門架鋼結(jié)構(gòu)

門架作為取料機(jī)主要承載構(gòu)件，結(jié)構(gòu)形狀受到料堆截面的影響。門架鋼結(jié)構(gòu)分為箱型梁和桁架梁，它們實(shí)現(xiàn)的功能都是一樣的，主要是對(duì)取料系統(tǒng)起承載作用，也起到對(duì)端梁走行機(jī)構(gòu)的固定和走行的同步。當(dāng)在相對(duì)位置的任一運(yùn)行機(jī)構(gòu)超前或落后時(shí)，門架的復(fù)位力將強(qiáng)迫它們同步運(yùn)行。

圖2

圖3

圖4

（內(nèi)部均布力）

（2）刮板取料系統(tǒng)

門式刮板取料機(jī)可以裝有1~3個(gè)刮板取料系統(tǒng)，其中根據(jù)取料能力可以設(shè)計(jì)1~2個(gè)主刮板取料系統(tǒng)，根據(jù)軌距可以設(shè)計(jì)一個(gè)輔助刮板取料系統(tǒng)。刮板取料系統(tǒng)由驅(qū)動(dòng)鏈輪組、張緊鏈輪組、驅(qū)動(dòng)裝置、刮板臂架、刮板、鏈條和張緊裝置組成。刮板臂架由最初的板梁、桁架結(jié)構(gòu)發(fā)展到今天的薄壁鋼管結(jié)構(gòu)。在選型上，刮板臂可以簡(jiǎn)化為一端鉸支（與門架鉸接側(cè)），另一端（鋼絲繩鉸點(diǎn)）簡(jiǎn)支，并外懸一段的帶懸臂的簡(jiǎn)支梁，受力分析可以如下簡(jiǎn)化：

張緊鏈輪組——集中載荷P；

鏈條、刮板、自重——均布載荷q；

其它作用力，按上述兩種載荷調(diào)整。

依據(jù)相關(guān)受靜載荷梁的內(nèi)力及變位計(jì)算公式（機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)）：

始終是一個(gè)基本定值，因此上述幾個(gè)公式都可以轉(zhuǎn)化成對(duì)m或L以及（m+L）的關(guān)系式，調(diào)整后可以發(fā)現(xiàn)，C點(diǎn)變形量和臂長(zhǎng)的3次方存在一定的正比關(guān)系，而上述數(shù)據(jù)每相鄰兩擋比值70%~80%。

鋼管慣性矩I

由于壁厚δ遠(yuǎn)小于鋼管直徑D，則可以近似認(rèn)為I值與鋼管外徑的2次方成一定正比關(guān)系，均按照10mm壁厚鋼管外徑計(jì)算，標(biāo)準(zhǔn)鋼管每相鄰兩檔比值也是70%~80%，同時(shí)提高慣性矩I采用加大直徑要比增加壁厚顯著得多。

作為刮板臂，受鋼絲繩牽引，為有效降低鋼絲繩拉力，應(yīng)考慮盡可能降低刮板臂重量。由于取料能力導(dǎo)致受力不同，還需要綜合考慮選取鋼管直徑。

在一定取料能力范圍內(nèi)時(shí)，建議臂長(zhǎng)40m選用1020mm管，50m選用1220mm管，55m選用1420mm管，60m選用1620mm管，65m選用1820mm管。

鏈條在門式刮板取料機(jī)產(chǎn)品中的節(jié)距以315mm，400mm，500mm為主。鏈條因刮板臂俯仰的存在，需要考慮臂架上仰時(shí)鏈條及刮板自重產(chǎn)生的下滑分力，因而鏈條的破斷載荷應(yīng)相對(duì)較大，同時(shí)考慮刮板鏈重量，應(yīng)盡可能降低鏈條重量。兩者只能通過提高鏈板等的許用應(yīng)力獲得平衡。目前門式刮板取料機(jī)常用免維護(hù)鏈條。該結(jié)構(gòu)是在鏈條外側(cè)設(shè)置密封滾輪，滾輪在導(dǎo)槽內(nèi)運(yùn)行，而外置滾輪緊受鏈板和刮板的重量，滾輪不與鏈輪接觸，避免了滾輪的變形，這樣鏈條真正成為一個(gè)純滾動(dòng)結(jié)構(gòu)。與鏈輪接觸部分即使產(chǎn)生變形也不影響鏈條的滾動(dòng)。

（GB/T1243-1997）

p—鏈條節(jié)距。再根據(jù)計(jì)算的分度圓直徑設(shè)計(jì)合適的刮板臂，并計(jì)算出驅(qū)動(dòng)減速器的速比。

圖1所示門式取料機(jī)裝有一個(gè)主取料系統(tǒng)和一個(gè)輔取料系統(tǒng)。主系統(tǒng)總在工作并喂料給取料膠帶機(jī)。它越過料堆頂部，但為伸到門架之外。主取料系統(tǒng)約為總堆存容積的80%~90%，其余則由輔助取料系統(tǒng)挖掘。在主系統(tǒng)完成其工作之后，輔助系統(tǒng)才開始將其余的物料喂給主系統(tǒng)。兩個(gè)取料系統(tǒng)均鉸接在門座上，驅(qū)動(dòng)裝置布置在料堆截面之外。

取料系統(tǒng)鉸接可使每條取料臂的各點(diǎn)走圓弧，將輔助刮板系統(tǒng)固定在一鉸接桿上，此桿保證了輔助取料系統(tǒng)的末端與主取料系統(tǒng)所走的圓弧平行運(yùn)行。當(dāng)料堆受支撐墻所限時(shí)，沿墻到地面運(yùn)行時(shí)輔助取料系統(tǒng)靠此導(dǎo)向。

刮板設(shè)計(jì)為折線型，上法蘭與鏈條用螺栓固定，并在底部和側(cè)面切削部位裝有耐磨襯板。在刮板側(cè)的切削位置裝有耐磨齒，用來連續(xù)地耙松物料從而減少磨損。為了將水平載荷直接傳遞到懸臂上并減少磨損和阻力，刮板上裝有附加的擋輪。各種物料的特殊搬運(yùn)性能不影響刮板取料機(jī)的作業(yè)。采用適當(dāng)規(guī)格的驅(qū)動(dòng)元件和一定形狀的刮板，即使?jié)穸却蟮氖沂⒄惩?、結(jié)硬的鹽、板結(jié)的化肥、濕的煤、干燥的礦砂等物料，也不影響刮板取料機(jī)的作業(yè)。

刮板鏈條的張緊采用手動(dòng)液壓張緊彈簧復(fù)位。刮板鏈張緊設(shè)在刮板臂前端的改向鏈輪上，采用手動(dòng)液壓泵站的張緊形式。通過液壓缸的伸縮來保證鏈條的正常張緊。張緊鏈輪采用光輪結(jié)構(gòu)，與輪轂成一體結(jié)構(gòu)，內(nèi)部裝有軸承以減小摩擦。

（1）端梁走行機(jī)構(gòu)

端梁走行機(jī)構(gòu)分固定端和擺動(dòng)端?？拷魅×舷到y(tǒng)的為固定端梁。端梁走行機(jī)構(gòu)自帶驅(qū)動(dòng)，設(shè)計(jì)考慮了電機(jī)的同步運(yùn)行。在固定端的運(yùn)行機(jī)構(gòu)裝有水平導(dǎo)向輪，使門架與其軌道成直角的位置。固定端與門架通過高強(qiáng)螺栓剛性連接。遠(yuǎn)離主取料系統(tǒng)的端梁為擺動(dòng)端，擺動(dòng)端與門架鉸接，這樣有助于取料機(jī)在工作中所產(chǎn)生的內(nèi)力有效的釋放。擺動(dòng)端梁一般沒有導(dǎo)向輪，車輪常采用寬踏面雙輪緣結(jié)構(gòu)。在擺動(dòng)端設(shè)置防偏移裝置作為補(bǔ)充的安全機(jī)構(gòu)，其通過接近開關(guān)來實(shí)現(xiàn)。

（2）取料俯仰機(jī)構(gòu)

門式刮板取料機(jī)取料系統(tǒng)的變幅是通過鋼絲繩卷揚(yáng)實(shí)現(xiàn)的，過鋼絲繩的收放帶動(dòng)取料系統(tǒng)進(jìn)行俯仰。鋼絲繩卷筒安裝在輔助鋼結(jié)構(gòu)的平臺(tái)上，通過定滑輪的數(shù)量來控制鋼絲繩的單繩拉力。（一般不超過12t）動(dòng)滑輪安裝在俯仰吊架上，吊架鉸接在取料臂的1/3處。（靠近張緊端）在鋼絲繩卷筒端要設(shè)置旋轉(zhuǎn)編碼器來記憶鋼絲繩的收放長(zhǎng)度。鋼絲繩分單繩和雙繩雙聯(lián)結(jié)構(gòu)，這要根據(jù)軌距和取料能力由設(shè)計(jì)人員來定。雙繩雙聯(lián)結(jié)構(gòu)目的是一根鋼絲繩斷裂時(shí)另一根鋼絲繩可以保證正常拉住刮板臂。

（3）物料轉(zhuǎn)載系統(tǒng)

物料轉(zhuǎn)載系統(tǒng)是將刮板所取到的物料規(guī)則地轉(zhuǎn)到地面輸送膠帶機(jī)上，將物料轉(zhuǎn)運(yùn)出去。針對(duì)物料的特性需要設(shè)防堵料開關(guān)，內(nèi)壁在物料能接觸和沖擊的部位要鋪設(shè)襯板。為了減少物料對(duì)地面輸送皮帶的沖擊，在物料轉(zhuǎn)載的漏斗口下面設(shè)置吊掛緩沖托輥裝置。從而保證物料順利轉(zhuǎn)運(yùn)出去

門式刮板取料機(jī)有多種標(biāo)準(zhǔn)取料規(guī)格，并且可用在室內(nèi)是很好的環(huán)保型散料轉(zhuǎn)運(yùn)設(shè)備。它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、空間結(jié)構(gòu)緊湊、自動(dòng)化程度高設(shè)備制造成本低。在鋼鐵、水泥、煤炭、港口等行業(yè)得到很好的應(yīng)用。目前跨度20m~73.4m，取料能力100m3/h~5000m3/h的刮板取料機(jī)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)。

參考文獻(xiàn)

[1]德國(guó)輸送技術(shù)出版公司.劉寶靜，譯.散狀物料的混勻與堆取[M].北京：中國(guó)鐵道出版社，2003.

[2]張質(zhì)文.起重機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京：中國(guó)鐵道出版社，2013.

[3]斗輪堆取料機(jī)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2007.

中圖分類號(hào)：TD528

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A