孔祥臻，臧發(fā)業(yè)，王保平，吳清珍

(山東交通學院 工程機械學院，山東 濟南 250357)

現有的物料輸送系統中，常用的分料器為三通翻板分料器，在物料輸送領域得到了廣泛應用，特別是在輸送量小、物料粒度小和不需要經常改變物料流向的輸送系統中應用非常廣泛?，F有的設備一般通過翻板將物料分流，翻板的控制是采用單液壓缸控制，設備容易頻繁出現跑偏卡滯現象。

隨著物料輸送技術的發(fā)展，特別是在煤炭、礦山、冶金等行業(yè)領域，物料輸送量越來越大(可達到5000～10000t/h)，物料粒度范圍變化較大，給料連續(xù)性要求越來越高。特別是采用大型輸送機給料，改變物料流向時，需先停止運行輸送機，或停止物料的輸送，否則會經常出現斷軸、翻板變形等現象。這樣會無形的增大設備頻繁啟動的故障率，降低效率。三通翻板分料器體積較小，現有的大型分料器體積較大，特別是長度尺寸較大，在已有的空間內不能安裝現有的大型分料器。

因此，市場急需一種既能滿足連續(xù)給料、輸送量大、強度大、體積小，分料比例可調、物料流向調節(jié)方便，又能夠實現雙液壓缸同步控制的新型分料器。

1 新型分料器結構設計

為解決上述現有的技術問題和不足，設計了一種適用于帶式輸送機、料倉、配料機等多種給料方式，不同分料要求和物料粒度、調節(jié)方便、運行可靠的雙動力同步分料器。新型分料器分料原理如圖1所示，其分料原理：通過改變移動分料小車的位置，改變物料移動方向，達到按比例分配物料或完全改變物料流動方向的目的。

圖1 新型分料器原理圖

新型分料器主要結構如圖2所示，該雙動力同步分料器，主要由固定的支撐裝置和上部活動的運行機構、導料機構和控制機構組成。

1—控制機構；2、3—分料小車液壓缸I、II；4—支架；5—框架；6—滾輪；7—三角架；8—導軌；9—導料支撐裝置圖2 新型分料器結構圖

在該分料器中，支撐裝置9是由鋼板和型鋼拼接而成的框架結構，既支撐上部所有設備，又可以對物料起導向作用。該裝置中兩出料口位置可根據具體情況確定，其固定方式可采用螺栓固定或直接焊接在相鄰板梁上。

支撐裝置9上部為導料裝置和行走機構。行走裝置由分料小車液壓缸2、3，支架4，框架5，滾輪6等組成。液壓缸2、3固定在支架4上，長度尺寸與設備本體保持一致，結構緊湊；與框架5通過銷軸連接，框架5兩端分別裝有一根軸，并與導料裝置焊接牢固。動作時，控制機構1控制液壓缸 2、3的同時動作，從而帶動行走機構和導料裝置運動，以改變物料分流方向，實現行走機構和導料裝置的同步控制，克服了目前的翻板由于單缸控制而出現的跑偏卡滯現象。軸兩端裝有滾輪6，滾輪采用四個裝有抗沖擊軸承的剛性滾輪，能夠適用于各種密度和粒度物料，特別是密度、硬度和粒度較大的矸石、油頁巖等物料的沖擊，解決了傳統設備出現的斷軸等現象。

行走機構和導料裝置如圖3所示，由導料板3、耐磨襯板4、加強角鋼和其兩側的固定鋼板等組成。 導料板3與其兩側的鋼板直接焊接，耐磨襯板4通過螺釘固定在導料板上，導料板3下部焊接有加強角鋼。此結構采用倒梯形，內部采用三角形結構分料裝置，配有可拆耐磨襯板，結構穩(wěn)定，抗沖擊能力強，耐磨襯板4便于拆裝和更換。外部的分叉溜槽作為支撐裝置。此結構既起到支撐作用，又可以對物料起導向作用。

圖3 行走機構和導料機構結構示意圖

2 新型分料器液壓控制系統

新型分料器的控制機構由電磁換向閥、流量控制閥、節(jié)流閥、行程開關、液壓泵、蓄能器、管路等組成。該分料器液壓控制系統原理如圖4所示。

1、4—定量倉的液壓缸；2、3—分料小車液壓缸；5—換向及保壓機構；6—液壓泵；7—調壓機構圖4 分料器液壓控制系統原理圖

該液壓控制系統的工作原理描述如下。由液壓泵6為系統提供動力，經過換向及保壓機構5的調節(jié)，油液供應給定量倉的液壓缸1、4，待液壓缸運動到指定位置時，液壓缸2、3 的換向閥開始動作，經過三位四通電磁換向閥的調節(jié)，控制油液的流量，使兩油缸同時動作，帶動行走機構的運動，改變物料的分流方向，液壓缸運動到指定的位置后，換向閥斷電，由于中位是Y型結構，可以實現由雙向液壓鎖組成的鎖緊功能，可以長時間保持液壓缸內的壓力不變。

通過采用雙液壓缸控制，使兩個液壓缸同步動作，有效解決了以前采用單液壓缸控制料斗，設備頻繁出現的跑偏卡滯現象，同時可以實現液壓缸的長時間保壓。

3 同步分料器的同步控制效果

為了驗證同步分料器的同步控制效果，對液壓控制系統進行了仿真實驗。閥控液壓缸動力機構如圖5所示。

圖5 閥控液壓缸動力機構

圖5中，A1，A2分別為液壓缸無桿腔和有桿腔的有效作用面積；V1，V2分別為液壓缸無桿腔和有桿腔的容積；p1，p2分別為液壓缸兩腔的壓力；q1，q2分別為液壓兩腔的流量；ps為系統壓力；xv為閥芯位移；m為負載質量。

推-導液壓閥控雙缸同步系統的傳遞函數，得到輸出量Y(s)關于給定輸入xv(s)的傳遞函數為：

表1 參數值統計表

根據以上參數計算得閥控缸1的固有頻率ω1=98rad/s及閥控缸2的固有頻率ω2=110rad/s；液壓阻尼分別為ξ1=0.042和ξ2=0.042。

由式(1)可以得兩個液壓缸位移Y對伺服閥輸入電信號U的傳遞函數分別為：

液壓缸1：Y/U=(1.7×106)/(s3+11.5s2+9500s)

液壓缸2：Y/U=(2.1×106)/(s3+11.4s2+12113s)

采用PID控制策略，得到如圖6所示的控制效果。

圖6 同步控制正弦響應仿真曲線

圖6中表示的曲線，分別為標準正弦曲線和兩只油缸的跟蹤曲線。由于跟蹤曲線和標準正弦曲線吻合的比較好，控制系統能夠基本無偏差地跟蹤輸入信號，表明兩只油缸的同步控制達到了較高的精度。

4 結 語

本文中設計了一種新型液壓雙動力同步分料器，該分料器可以滿足連續(xù)給料、輸送量大、強度大、體積小，分料比例可調、物料流向調節(jié)方便的要求，同時采用雙液壓缸同步控制的原理，有效的解決了原先采用單液壓缸控制料斗，設備頻繁出現的跑偏卡滯現象。仿真結果顯示，該分料器的同步控制效果良好。