李婷婷 韓 峰 張海寬

北方重工裝卸設(shè)備分公司

關(guān)于混勻堆料機(jī)相對(duì)于地面膠帶機(jī)順行和逆行時(shí)采用不同速度的意義及公式的推導(dǎo)

李婷婷 韓 峰 張海寬

北方重工裝卸設(shè)備分公司

橋式斗輪混勻取料機(jī)采用料堆橫截面的全斷面的取料工藝，這種縱向造堆布料橫向切取取料的堆取料工藝最大的作用就是提高混勻效果和效率。如果堆料機(jī)與地面膠帶機(jī)前進(jìn)方向順行和逆行時(shí)都采用同一個(gè)速度，則會(huì)造成在料堆每層每米長(zhǎng)度的布料量都不相等。

混勻堆料機(jī)；地面膠帶機(jī)

1.概述

在鋼鐵企業(yè)的混勻料場(chǎng)中，混勻堆料機(jī)均采用“人”字形（國(guó)際上稱(chēng)為CHEVRON堆料法，見(jiàn)下圖）堆料法的縱向平鋪的造堆工藝，而橋式斗輪混勻取料機(jī)采用料堆橫截面的全斷面的取料工藝，這種縱向造堆布料橫向切取取料的堆取料工藝最大的作用就是提高混勻效果和效率，可使理化性能不同的一種或多種原料，經(jīng)混勻處理后成為一種理化性能均一的混勻礦，從而簡(jiǎn)化生產(chǎn)車(chē)間的工藝和操作，提高技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，節(jié)約能源，獲得最佳的經(jīng)濟(jì)效益。也可使某些品位低于工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的原料，通過(guò)混勻而得到利用，從而取得綜合的經(jīng)濟(jì)效益。提高混勻效果，從數(shù)學(xué)觀點(diǎn)來(lái)說(shuō)，就是提高均化比，均化比的代號(hào)為i，其公式為，一般情況下，要求均化比≥10，式中n為布料（布料也可稱(chēng)之為堆料）層數(shù)，很明顯，若要求i≥10，則布料層數(shù)要≥400層，這時(shí)常規(guī)認(rèn)為滿(mǎn)足了物料布料時(shí)的混勻要求（其實(shí)布料層數(shù)并不是越多越好，因?yàn)楫?dāng)層數(shù)達(dá)到一定多的時(shí)候，物料并非能在“人”字型料堆的上表面形成一個(gè)完整的層面而出現(xiàn)斷料，這與物料的粒度有著直接的關(guān)系，因?yàn)楫?dāng)粒度大于層高時(shí)，是不可能形成完整的料層的，所以均化比的公式近來(lái)亦不應(yīng)用了。從圖中也可看出，越是到人字形的上面料層越薄）。

那么，當(dāng)我們保證布料層數(shù)比較多的時(shí)候，是否就真正地滿(mǎn)足了均化的要求了呢？其實(shí)并不盡然。因?yàn)榛靹蛄隙堰€有一個(gè)最重要的指標(biāo)就是要求“混勻料堆每層每米長(zhǎng)度的布料量（即單位長(zhǎng)層噸）相等”。所以不但要有較多的層數(shù)，還要滿(mǎn)足“混勻料堆每層每米長(zhǎng)度的布料量（即單位長(zhǎng)層噸）相等”。

如果堆料機(jī)與地面膠帶機(jī)前進(jìn)方向順行和逆行時(shí)都采用同一個(gè)速度，則會(huì)造成在料堆每層每米長(zhǎng)度的布料量都不相等。

這個(gè)問(wèn)題怎么理解呢？我們假設(shè)堆料機(jī)在順行時(shí)與地面膠帶機(jī)的速度相同，則可馬上就能認(rèn)識(shí)到地面膠帶機(jī)運(yùn)到尾車(chē)頭部卸料滾筒上的物料便永遠(yuǎn)不能轉(zhuǎn)卸給懸臂膠帶機(jī)上交給堆場(chǎng)，此時(shí)的（順行的）層的厚度和堆料量都為0，這雖然從極端的出發(fā)點(diǎn)考慮問(wèn)題，但說(shuō)明了一個(gè)道理，即若堆料機(jī)順行和逆行為同一個(gè)速度，則順行時(shí)從尾車(chē)頭部卸料滾筒卸給懸臂膠帶機(jī)（即堆向堆場(chǎng)）的物料少于逆行時(shí)的堆向堆場(chǎng)的物料（因?yàn)槟嫘袝r(shí)尾車(chē)頭部卸料滾筒得的料多），也就是說(shuō)，順行時(shí)布料量少于逆行時(shí)的布料量，這也使得順行與逆行堆料的層厚是不一致的，那怎能說(shuō)會(huì)獲得一個(gè)很好的勻化效果呢。那么，如何盡量使順逆行時(shí)的布料量一致呢？從定性上說(shuō)，很明顯，從上面舉的例子來(lái)看，順行的速度應(yīng)該比逆行時(shí)要慢。為什么要慢呢？因?yàn)槿繇樐妫ㄍ鶑?fù)）走行長(zhǎng)度（即路程）相等的話(huà)，速度越慢，則走完一個(gè)路程用的時(shí)間越多，時(shí)間越多，則布料量越大，這就是用降低順行速度進(jìn)而增加布料量來(lái)使順行時(shí)的布料量與逆行時(shí)的布料量相等的道理。那么慢多少呢？二者的關(guān)系是如何呢？下面便是推導(dǎo)的過(guò)程。

2.求解混勻堆料機(jī)順行和逆行速度的關(guān)系式

“混勻料堆每層每米長(zhǎng)度的布料量（即單位長(zhǎng)層噸）相等”這一指標(biāo)要求的意思是：每層的橫截面要相等，因?yàn)樵趩挝婚L(zhǎng)度上每層的橫截面相等了，其體積也就是布料量就相等了。這就必須使堆料機(jī)相對(duì)于地面膠帶機(jī)順行和逆行時(shí)有數(shù)學(xué)關(guān)系式。

推導(dǎo)如下：

設(shè)：地面膠帶機(jī)的帶速為V地（m/s,m/min）

堆料機(jī)行走與地面膠帶機(jī)運(yùn)行方向一致時(shí)，即順行速度為V順

堆料機(jī)與地面膠帶機(jī)運(yùn)行方向相反，即逆行速度為V逆

很明顯

式中L-----料堆長(zhǎng)度

T順-----順行時(shí)走完路程L時(shí)所需的時(shí)間

T逆-----逆行時(shí)走完路程L時(shí)所需的時(shí)間

因?yàn)椤盎靹蛄隙衙繉用棵组L(zhǎng)度的布料量（即單位長(zhǎng)層噸）相等”這名話(huà)本身就是一個(gè)方程。每米長(zhǎng)度的布料量相等，也就是往復(fù)布料的體積相等，那么單位長(zhǎng)度上的截面積也是相等的，設(shè)某個(gè)往復(fù)布料過(guò)程中單位長(zhǎng)度的體積為In，其截面積為Sn，按照上面的說(shuō)法有：Sn=Sn+1，In=In+1。

當(dāng)堆料機(jī)順行完成一個(gè)行程后，物料到達(dá)料場(chǎng)的體積

當(dāng)堆料機(jī)逆行完成一個(gè)行程后，物料到達(dá)料場(chǎng)的體積

因?yàn)镾n=Sn+1，In=In+1，③、④聯(lián)立解得：

⑥式為所求，因?yàn)閂地為已知，所以從數(shù)學(xué)角度來(lái)說(shuō)，只要賦給V順或V逆一個(gè)量，則另一個(gè)量便可求出。所以此方案有解，但有無(wú)數(shù)解。對(duì)于具體應(yīng)用到實(shí)際工程上，則只能找出符合實(shí)際情況的實(shí)際解。從前面可知，當(dāng)堆料機(jī)運(yùn)行速度過(guò)快，則料堆層數(shù)越多；運(yùn)行速度越慢，層數(shù)越少，所以應(yīng)賦給V順或V逆一個(gè)合理的數(shù)值，使層厚數(shù)大于粒度并保有較多的層數(shù)且堆料機(jī)速度不要太快，才是最佳的實(shí)際解。

3.結(jié)論

根據(jù)經(jīng)驗(yàn)一般情況下并控制V順及V逆在12～25m/min之間，這個(gè)速度比較適中，不會(huì)給設(shè)備的啟制動(dòng)帶來(lái)較大的沖擊。