高崇金　皮云云

1　三一海洋重工有限公司　2　順德職業(yè)技術學院

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多支點港口移動裝卸設備設計要點

高崇金1皮云云2

1三一海洋重工有限公司2順德職業(yè)技術學院

針對多支點移動料斗結(jié)構(gòu)形式，分析了中部支架受力情況，根據(jù)分析和計算結(jié)果選取驅(qū)動電機，并對料斗運行過程中料斗和中部支架同步控制原理進行設計，解決了大跨距狀態(tài)下中部支架和料斗主體同步問題、結(jié)構(gòu)運行過程中扭力導致的啃軌問題，保證了設備的同步運行。

移動料斗； 中部支架； 同步控制； 多支點

1　前言

多支點移動裝卸設備主要應用于碼頭皮帶機與設備移動軌道之間，其跨距大，從而導致輸送皮帶機支架跨度大，對結(jié)構(gòu)剛性要求較高[1]。本文針對碼頭移動式料斗進行了分析，重點突出對支點力和同步性方面的設計，為后續(xù)碼頭裝備設計提供參考。

移動料斗主要用于散貨的卸料與裝車，通過門座抓斗起重機將散貨抓起，通過相關運行機構(gòu)把抓斗所抓物料運行到裝車卸料系統(tǒng)的上方，將散貨卸料到裝車(或附屬皮帶機系統(tǒng))卸料系統(tǒng)的卸料漏斗中[2]。完整的裝卸工藝如圖1所示。

圖1　裝卸工藝

本文介紹的多支點港口移動裝卸設備主要由除塵漏斗、震動給料器、除塵器、皮帶輸送機、鉸接點位置一、碼頭皮帶機、落料管、鉸接點位置二和中部支架等組成，見圖2。

1.除塵漏斗　2.震動給料器　3.除塵器　4.皮帶輸送機　5.鉸接位置一　6.碼頭皮帶機　7.落料管　8.鉸接位置二　9.中部支架　10.牽引桿　11.耐磨套 　12.壓塊圖2　 移動料斗結(jié)構(gòu)圖

2　除塵漏斗結(jié)構(gòu)設計

料斗設計分上下兩層結(jié)構(gòu)，見圖3。因上料斗的下口較大，上料斗不容易揚粉塵，故在下料口的漏料口采用吸風罩，行程密閉吸塵腔，有效控制由抓斗物料下落至料斗(或附屬皮帶機系統(tǒng))時產(chǎn)生的大量粉塵。漏斗除塵系統(tǒng)采用干式布袋除塵，通過吸塵管道將吸塵腔內(nèi)部粉塵吸出過濾。有效控制作業(yè)區(qū)粉塵濃度，同時將所有吸附的粉塵經(jīng)螺旋輸送槽，輸送皮帶輸送機內(nèi)，返回料倉。

1.上部漏斗　2.除塵管道　3.下部漏斗圖3　料斗設計結(jié)構(gòu)

根據(jù)漏斗的開口大小和開口處的粉塵濃度控制要求,選擇除塵器風機功率、吸風管直徑和布袋數(shù)量等參數(shù)。

3　同步控制系統(tǒng)設計

因移動料斗與碼頭皮帶機跨度較大，為保證皮帶輸送過程中的穩(wěn)定性和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，增加圖2件9中部支架。中部支架有獨立驅(qū)動結(jié)構(gòu)，其速度保持與料斗同步。鉸接位置一和鉸接位置二的設置是保證在不同步狀態(tài)下的結(jié)構(gòu)受扭，臂架過約束保留旋轉(zhuǎn)自由度[3-4]。

支架配置獨立驅(qū)動三合一電機，當料斗移動時電機同步啟動設備運行。皮帶機支架鉸接點兩側(cè)接近開關檢測到不同步時，接近開關將信號傳輸?shù)娇刂葡到y(tǒng)，變頻器調(diào)整支架電機轉(zhuǎn)速，達到與料斗同步的目的。支架電機的選型計算過程中應考慮頭部重量、轉(zhuǎn)動摩擦力和皮帶機重量等多種因素，避免功率選擇錯誤導致的不同步等。

因?qū)嶋H使用過程中料斗采用門機拖動運行，不自帶動力驅(qū)動系統(tǒng)。故將皮帶機輸送系統(tǒng)、鉸接位置和中部支架等部件單獨考慮，見圖4。對支架電機功率進行計算，計算過程中皮帶機偏轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的摩擦力忽略不計。

圖4　受力簡圖

圖4中，G1為皮帶機系統(tǒng)總重量，146 kN；G2為中部支架重量和平衡梁總重，62 kN；G3為頭部除塵系統(tǒng)重量，22.5 kN；G4為皮帶機頭部漏斗和驅(qū)動裝置總重，9 kN；L為兩鉸接位置間水平距離，14 207 mm；L2為G3和G4重心位置到A點水平距離，5 530 mm對A點所受作用力分開計算，得到：

根據(jù)力矩平衡計算，G3和G4對A點作用力按帶懸臂梁進行計算，具體如下：

綜上，A點位置向下作用力為RA=RA1+RA3+RA4=73+31.3+12.7=117 kN。

中部支架對地面總作用力F=RA+G2=117+62=179 kN。

料斗最大運行速度v=30 m/min，車輪直徑? =630 mm。根據(jù)以上參數(shù)計算，運行所需電機功率為p=5.43 kW ，選定電機功率為p1=5.5 kW ，按每分鐘過載200%進行核算p/p1<2，滿足使用要求。

4　結(jié)語

針對除塵式移動輸送系統(tǒng)，對料斗所用漏斗結(jié)構(gòu)形式進行分析，并提供設計理論；對中部支架受力情況進行分析和計算，用于選取驅(qū)動電機功率，提供一種同步控制原理，解決大跨距狀態(tài)下中部支架和料斗主體同步問題；采用鉸接式結(jié)構(gòu)，有效解決結(jié)構(gòu)運行過程中扭力導致的啃軌問題，保證設備的同步運行。

[1]陳瑋璋. 起重機金屬結(jié)構(gòu)[M]. 北京：人民交通出版社，1986.

[2]潘鐘林，譯. 歐洲起重機設計規(guī)范[S]. 上海振華港口機械公司譯叢，1998年修訂版.

[3]交通部水運司.港口起重運輸機械手冊[K]. 北京: 人民交通出版社, 2001: 529-532.

[4]張質(zhì)文，虞和謙，王金諾，等. 起重機設計手冊[M]．北京:中國鐵道出版社，1997．

高崇金：519050，廣東省珠海市高欄港區(qū)海工1路

Design of Port Mobile and Handling Equipment with Multi-supports

Gao Chongjin1Pi Yunyun2

1Sanny Ocean Heavy Industry Limitied Company 2Shunde Polytechnic College

With the structure of multi-supports mobile hopper being set as research objective, the force condition of middle bracket was explicitly analyzed. According to the analysis results, the driving motor type was determined. Through analysis and design of the synchronization control between the hopper and middle bracket in the operation process, the synchronization problem that presented between the middle bracket and the hopper with large span is finally solved. And excessive friction phenomenon that caused by the torsion force is also restrained when the structure operates. By considering the design method, synchronized operation of the whole machine was finally achieved.

mobile hopper; middle bracket; synchronization control; multi-supports

2016-05-05

10.3963/j.issn.1000-8969.2016.05.004