劉 宇 劉 旭

北方重工集團(tuán)有限公司

一種半門式刮板取料機(jī)的設(shè)計(jì)淺談

劉 宇 劉 旭

北方重工集團(tuán)有限公司

本文概述了一種半門式刮板取料機(jī)的設(shè)備用途、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、工作原理和設(shè)計(jì)要點(diǎn)，主要鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行了有限元分析，使結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)更加合理，同時(shí)降低設(shè)備的載荷與重量，增強(qiáng)了產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力。

半門式刮板取料機(jī)；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1 、概述

半門式刮板取料機(jī)是長(zhǎng)形料場(chǎng)用來處理散狀物料的一種設(shè)備，廣泛地應(yīng)用于發(fā)電廠、鋼鐵廠、化工廠等具有散狀物料堆放要求的場(chǎng)合。該種機(jī)型集合了占地小、儲(chǔ)量大、產(chǎn)能大、污染小、自動(dòng)化程度高等諸多優(yōu)點(diǎn)。本文針對(duì)此種機(jī)型的料場(chǎng)布置、工作原理和設(shè)計(jì)要點(diǎn)進(jìn)行了簡(jiǎn)單介紹，對(duì)主要鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行了有限元分析，提高了機(jī)器的可靠性。

2 、半門式刮板取料機(jī)的料場(chǎng)布置、基本結(jié)構(gòu)和工作原理

2.1 料場(chǎng)布置

半門式刮板取料機(jī)是用于封閉式長(zhǎng)形儲(chǔ)料場(chǎng)取料作業(yè)的一種先進(jìn)機(jī)型，安裝在封閉式長(zhǎng)形料場(chǎng)，料場(chǎng)內(nèi)部中心位置帶有擋墻，且以擋墻為中心對(duì)稱分布，同時(shí)與卸料車生產(chǎn)互不干擾可同時(shí)進(jìn)行，生產(chǎn)效率較高。

2.2 基本結(jié)構(gòu)和工作原理

半門式刮板取料機(jī)主要由門架、取料臂系統(tǒng)、卷?yè)P(yáng)提升裝置定端梁、擺動(dòng)端梁等組成。

工作原理：刮板鏈系統(tǒng)布置在取料臂的臂架上，由電機(jī)帶動(dòng)減速機(jī)驅(qū)動(dòng)鏈輪并帶動(dòng)刮板鏈刮取物料；車輪架、電控室、電纜卷盤固定在行走端梁上。取料機(jī)的運(yùn)動(dòng)是行走端梁縱往復(fù)行走的同時(shí)，刮板系統(tǒng)在刮板臂架的支承下橫向刮取物料，按預(yù)定的吃料深度改變臂架懸掛角度，達(dá)到按層刮取物料，實(shí)現(xiàn)預(yù)定的取料量。

3 、參數(shù)的確定

根據(jù)實(shí)際方案要求，確定本機(jī)主要參數(shù)。

物料特性：

堆積物料：鐵精粉

物料容重：2.7t / m3

物料粒度：最大0.4mm

物料堆積角：25°～40°

物料濕度：10%

3.1 端梁行走驅(qū)動(dòng)功率的計(jì)算

行走機(jī)構(gòu)分為兩種工況：取料工況調(diào)車工況

負(fù)荷阻力(作業(yè)時(shí))

式中：F1—軌道對(duì)車輪的阻力

式中：G—機(jī)重

r —車輪半徑

K—滾動(dòng)力臂

F2—車輪軸承阻力轉(zhuǎn)化到軌道對(duì)車輪的阻力

F2=Gfr’/r

式中：f—滾動(dòng)軸承摩擦系數(shù)

r’滾動(dòng)軸承滾動(dòng)半徑

F3—刮板切削阻力(前進(jìn)方向)

F3=L·Gf·uf·us

式中：L—鏈載荷長(zhǎng)度

Gf—每米刮板鏈物料輸送量(平均值)uf—材料摩擦系數(shù)

us—刮板運(yùn)行阻力轉(zhuǎn)化到前進(jìn)方向的阻力系數(shù)

3.2 刮板驅(qū)動(dòng)功率的計(jì)算

刮板驅(qū)動(dòng)力：

F=F1+F2+F3+F4

式中：F1——刮板切削阻力；

F2——物料沿刮板向前運(yùn)行摩擦阻力；

F3——刮板鏈運(yùn)行摩擦阻力；

F4——物料抬升阻力

刮板驅(qū)動(dòng)軸功率N：

刮板驅(qū)動(dòng)減速器及鏈輪組總的功率效率η=0.73

按1.35倍安全系數(shù)，電機(jī)功率PM=1.35?N

4 、主要結(jié)構(gòu)的有限元靜力分析

4.1 建立主要部件的有限元模型

半門式刮板取料機(jī)鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)采用殼單元模擬，受力以拉壓為主的構(gòu)件采用梁?jiǎn)卧驐U單元模擬，鉸軸等用剛體單元組合模擬。網(wǎng)格劃分均采用程序劃分，局部手動(dòng)優(yōu)化。

4.2 定義材料屬性和邊界條件

主要材料設(shè)計(jì)為Q345-E，材料密度=7850kg/m3，泊松比μ=0.29，彈性模量E=206800Mpa。

主要載荷如下表：

部件自重載荷加載模式及載荷值

添加約束：

①固定端梁處約束：X方向?yàn)殂q接軸的軸方向，施加X、Y方向的 位移約束與Y、Z方向的旋轉(zhuǎn)約束，其余釋放。

②擺動(dòng)端梁處約束：同固定端，采用建立剛體單元進(jìn)行約束，具體為：施加Y方向位移約束，其余釋放。