張瑋 唐金玲 高曉國(guó)

摘要：太平礦業(yè)公司采用普通平板閘門液壓放料裝置時(shí)頻繁出現(xiàn)故障，尤其在冬季發(fā)生故障后倉(cāng)門難以開啟，導(dǎo)致物料不能及時(shí)放出，凍結(jié)在料倉(cāng)中。在參考DEZ-80型平板閘門的基礎(chǔ)上，通過(guò)加大功率、增加自主設(shè)計(jì)的小型液壓站、提高裝置動(dòng)作速度、改變倉(cāng)門結(jié)構(gòu)等，進(jìn)行了多次試驗(yàn)，設(shè)計(jì)并實(shí)踐了一種新型的弧形對(duì)開閘門液壓放料裝置?，F(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用表明：該裝置能在惡劣環(huán)境下穩(wěn)定可靠運(yùn)行800?h以上，冬季設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)率由89?%提高至98.6?%，車輛滿載率由75?%提高至100?%，減少了運(yùn)輸車輛，可快速更換配件，且僅需每月檢查維護(hù)一次，大大節(jié)省了檢修時(shí)間，值得推廣。

關(guān)鍵詞：破碎系統(tǒng);放料裝置;液壓系統(tǒng);閘門;設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)率

中圖分類號(hào)：TD45文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（OSID）：

文章編號(hào)：1001-1277（2021）02-0055-04doi：10.11792/hj20210211

引?言

原礦破碎后的成品料，一般情況下會(huì)被輸送至緩沖礦倉(cāng)或成品料倉(cāng)，然后通過(guò)倉(cāng)口的放料裝置，由工程車輛或輸送帶輸送至下一工序或堆浸場(chǎng)。放料裝置閘門開閉頻繁、運(yùn)行環(huán)境惡劣、單位時(shí)間內(nèi)流量大。成品料倉(cāng)的放料是破碎系統(tǒng)最末端的一個(gè)環(huán)節(jié)，也是極為重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，放料裝置是否高效、可靠，對(duì)生產(chǎn)影響極大，一旦發(fā)生故障不能在短時(shí)間內(nèi)解決，特別是在露天堆浸礦山，成品料倉(cāng)就會(huì)滿倉(cāng)，導(dǎo)致停產(chǎn)。內(nèi)蒙古太平礦業(yè)有限公司（下稱“太平礦業(yè)公司”）采購(gòu)的普通平板閘門液壓放料裝置時(shí)常發(fā)生故障，尤其在冬季發(fā)生故障后倉(cāng)門難以開啟，導(dǎo)致物料不能及時(shí)放出，凍結(jié)在料倉(cāng)中。因此，亟需對(duì)現(xiàn)有普通平板閘門液壓放料裝置進(jìn)行技術(shù)改造，以達(dá)到安全高效生產(chǎn)的目的。

放料裝置多種多樣，在驅(qū)動(dòng)形式上有液壓式、氣動(dòng)式、絲杠式和電磁式等，在結(jié)構(gòu)上有單開門式、雙開門式和插板式等，需要根據(jù)生產(chǎn)工況的具體要求合理選用、改進(jìn)或重新設(shè)計(jì)。目前各企業(yè)采用的放料倉(cāng)門驅(qū)動(dòng)方式多為氣動(dòng)式和液壓式[1]，在同等體積下，液壓裝置能比電氣裝置產(chǎn)生更大的動(dòng)力;在同等功率下，液壓裝置的體積小、質(zhì)量輕，即其功率密度大，結(jié)構(gòu)緊湊且易于實(shí)現(xiàn)過(guò)載保護(hù)。堆浸礦山企業(yè)由于生產(chǎn)量大，作業(yè)環(huán)境惡劣，放料裝置尺寸大，倉(cāng)內(nèi)物料對(duì)倉(cāng)門壓力大，需要較大的驅(qū)動(dòng)力，基本都采用液壓驅(qū)動(dòng)式的放料裝置[2]。這種液壓放料裝置的應(yīng)用是實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率等的重要手段之一，且其正向著小型化、微型化、高度組合化、集成化和模塊化、智能化、工作介質(zhì)多元化發(fā)展。

1?工程背景

太平礦業(yè)公司破碎廠地處高寒偏僻地區(qū)，采用三段一閉路破碎工藝，日均破碎礦量5.8萬(wàn)t（濕量），成品料粒度-9?mm占81?%，成品料密度為1.6?t/m3。成品料倉(cāng)進(jìn)礦量2?420?t/h左右，料倉(cāng)高度14??m，容積400?m3，料倉(cāng)放料口位于室外，無(wú)任何保溫設(shè)施，冬季室外溫度低于-22?℃。料倉(cāng)內(nèi)的成品礦通過(guò)倉(cāng)口的放料裝置放至工程運(yùn)輸車運(yùn)走。原有放料裝置為DEZ-80型平板閘門，開閉速度慢，時(shí)?？收项l發(fā)，尤其在冬季寒冷的環(huán)境下，更不能連續(xù)可靠運(yùn)行，經(jīng)常導(dǎo)致料倉(cāng)滿倉(cāng)，緊急停車，嚴(yán)重制約生產(chǎn)。為解決該問(wèn)題，太平礦業(yè)公司重新設(shè)計(jì)制作了一種新型的弧形對(duì)開閘門液壓放料裝置，取得了良好的應(yīng)用效果。

2?液壓放料裝置設(shè)計(jì)及應(yīng)用

弧形對(duì)開閘門液壓放料裝置主要由帶有方形法蘭的倉(cāng)門本體、弧形對(duì)開閘門、液壓推拉桿、液壓站、電氣系統(tǒng)等組成（見圖1）。其中，液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)極為關(guān)鍵，電氣系統(tǒng)較為簡(jiǎn)單。啟動(dòng)后，通過(guò)手柄遠(yuǎn)程控制電液換向閥改變液壓油流向，實(shí)現(xiàn)液壓推拉桿的伸縮，由液壓推拉桿驅(qū)動(dòng)弧形閘門開啟或關(guān)閉，使料倉(cāng)中的物料按要求間歇性放出。

2.1?機(jī)械部分

1）為滿足成品料逐車運(yùn)輸?shù)男?，弧形?duì)開閘門液壓放料裝置采用雙扇弧形對(duì)開閘門，每扇閘門均安裝1根雙作用單活塞桿的液壓油缸作為推拉桿，兩扇閘門同時(shí)開閉，保證較快的開啟速度，最大開度時(shí)，橫截面積1?m2，確保物料快速通過(guò)。這種形式的對(duì)開閘門，通過(guò)液壓系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)同步，不同于單液壓缸驅(qū)動(dòng)一扇閘門，另一扇閘門作為從動(dòng)部件，通過(guò)齒輪與主動(dòng)閘門相連接的方式強(qiáng)制同步。

2）放料裝置內(nèi)部靠近弧形閘門處焊接有緩沖板，以改變物料的沖擊角度和速度，減緩對(duì)裝置本體的磨損，內(nèi)部其他部位貼有聚氨酯耐磨板。

2021年第2期/第42卷??機(jī)電與自動(dòng)控制機(jī)電與自動(dòng)控制??黃?金

3）弧形閘門在液壓推拉桿的推拉下，圍繞2個(gè)固定軸運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)開閉，單扇閘門開啟速度150?mm/s，關(guān)閉速度110?mm/s，具備任意位置停止的功能。液壓推拉桿與基座和閘門通過(guò)可靈活轉(zhuǎn)動(dòng)的銷軸連接，該銷軸可以快速拆卸和安裝，在液壓推拉桿發(fā)生故障時(shí)，可以在短時(shí)間內(nèi)更換整套備用推拉桿（見圖2）。在極限情況下，液壓推拉桿的最大推力可達(dá)到125?600?N，最大拉力可達(dá)49?600?N。之所以設(shè)計(jì)較大的閘門開閉壓力，是為了滿足料倉(cāng)滿料時(shí)閘門大負(fù)荷的要求，并解決冬季礦料凍結(jié)時(shí)導(dǎo)致的閘門卡滯問(wèn)題。正常使用中，液壓推拉桿的實(shí)際推拉力遠(yuǎn)低于極限值。

4）為保證機(jī)械部分牢固可靠，倉(cāng)門本體、閘門、轉(zhuǎn)軸、方形法蘭、液壓推拉桿基座等部位均進(jìn)行了加強(qiáng)設(shè)計(jì)[3]。方形法蘭上均勻分布32個(gè)直徑30?mm的螺栓孔，通過(guò)螺栓與混凝土料倉(cāng)原有的預(yù)埋件牢固連接。

2.2?液壓部分

1）液壓部分除滿足工況要求外，還應(yīng)具備可靠、易維護(hù)、易排除故障、經(jīng)久耐用等條件。該放料裝置摒棄了通過(guò)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)來(lái)改變油泵轉(zhuǎn)向，從而改變液壓推拉桿動(dòng)作方向的方案，自主設(shè)計(jì)了一套小型液壓站，通過(guò)電液換向閥改變油液流動(dòng)方向，實(shí)現(xiàn)液壓推拉桿的伸縮，避免了驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)頻繁啟動(dòng)和正反轉(zhuǎn)。液壓站與閘門推拉桿之間通過(guò)高壓軟油管連接，油管兩端均為快速接頭形式，拆裝方便。主要閥組、電動(dòng)機(jī)等部件均安裝在自制油箱的上蓋，便于維護(hù)和檢修，最大額定運(yùn)行壓力16?MPa。主要部件及部分型號(hào)見表1。

2）各主要參數(shù)的核算。液壓推拉桿運(yùn)動(dòng)過(guò)程中受力分析示意圖見圖3。依據(jù)工況可知，液壓推拉桿伸出速度v1=110?mm/s，收回速度v2=150?mm/s，液壓泵選取CBF-E440-ALP齒輪泵，排量40?mL/s，壓力等級(jí)16?MPa。油缸運(yùn)行時(shí)的背壓（p2）約為0.1?MPa，在計(jì)算中可忽略[4]。計(jì)算公式如下：

3）以開啟閘門為例，該液壓放料裝置的液壓系統(tǒng)動(dòng)作（見圖4）如下：

油泵啟動(dòng)時(shí)，電液換向閥10處于中位，油泵處于空載狀態(tài)（油泵卸荷），當(dāng)按下控制手柄的開門按鈕時(shí)，電磁鐵YA1通電，液壓油經(jīng)過(guò)雙向分流集流閥12，雙向液壓鎖13、14進(jìn)入液壓缸15、16的右腔，使液壓推拉桿退回，拉動(dòng)閘門，此時(shí)閘門開啟，油缸左腔的油液經(jīng)雙向液壓鎖13、14，雙向分流集流閥11后回油箱。在達(dá)到限位或控制手柄按鈕松開時(shí)，電液換向閥10回歸中位，系統(tǒng)卸荷，油缸左右2個(gè)腔室內(nèi)的油液由于雙向液壓鎖的作用不流動(dòng)，液壓缸在該位置鎖定。該液壓系統(tǒng)可使閘門具備任意大小的開度，以滿足裝車時(shí)的放料工況。系統(tǒng)維修時(shí)，可通過(guò)手動(dòng)換向閥4將先導(dǎo)式溢流閥7的外控制口K與油箱接通，實(shí)現(xiàn)卸荷。實(shí)踐中，即使兩扇閘門有不同步的情況發(fā)生，在一個(gè)啟閉周期后，也會(huì)自動(dòng)實(shí)現(xiàn)同步。

2.3?電氣部分

電氣部分除具備換向操作和急停操作的功能外，還具備對(duì)液壓系統(tǒng)的安全保護(hù)功能，在放料裝置油路上安裝有壓力傳感器，當(dāng)超過(guò)指定壓力時(shí)報(bào)警并停機(jī)＼[5＼]。在弧形閘門關(guān)閉極限位置和開啟極限位置設(shè)置有位置傳感器，檢測(cè)到相應(yīng)信號(hào)后，電液換向閥電磁鐵斷電，電液換向閥回至中位，使油泵處于空載狀態(tài)。自動(dòng)檢測(cè)油箱溫度，適時(shí)開啟油箱加熱器，使液壓油在冬季保持合理的運(yùn)行溫度。電氣部分盡可能做到設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，沒有復(fù)雜的控制線路，故障率極低。在操作上也極為簡(jiǎn)單，僅有一個(gè)操作手柄，其上布置有啟動(dòng)按鈕、緊急停止按鈕、開門按鈕、關(guān)門按鈕和給工程運(yùn)輸車輛發(fā)信號(hào)的警鈴按鈕5個(gè)按鈕，正常運(yùn)行時(shí)，僅需操作開關(guān)門按鈕和警鈴按鈕。操作人員在室內(nèi)，通過(guò)監(jiān)控和現(xiàn)場(chǎng)玻璃視窗進(jìn)行操作，作業(yè)環(huán)境較為舒適。

3?應(yīng)用效果及故障處理

弧形對(duì)開閘門液壓放料裝置投入運(yùn)行后，較以往效率大為提高，在工程運(yùn)輸車輛連續(xù)時(shí)，成品料倉(cāng)中的料位一直保持在1?m左右的低位。在冬季-22?℃的外部環(huán)境下運(yùn)行依然可靠，故障率低，在連續(xù)800?h的生產(chǎn)作業(yè)中未出現(xiàn)任何故障，更沒有出現(xiàn)閘門凍結(jié)打不開的情況。

投入使用一年后，其中一根液壓推拉桿出現(xiàn)一次動(dòng)作緩慢、時(shí)而不動(dòng)作的故障，經(jīng)檢查為雙向分流集流閥內(nèi)部一端彈簧疲勞斷裂所致。由于該液壓放料裝置在給工程運(yùn)輸車放料時(shí)，每輛車至少要?jiǎng)幼?次，液壓閥組長(zhǎng)期頻繁動(dòng)作會(huì)導(dǎo)致內(nèi)部彈簧疲勞斷裂，因此該故障是這個(gè)裝置的易發(fā)故障，在日后的維護(hù)中，務(wù)必要使用質(zhì)量可靠的液壓閥和其他配件。

弧形對(duì)開閘門液壓放料裝置完全滿足了太平礦業(yè)公司破碎生產(chǎn)線每月連續(xù)生產(chǎn)28?d，檢修1～2?d的生產(chǎn)要求，冬季設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)率由89?%提升至98.6?%。由于該裝置的雙扇弧形閘門可以開啟任意大小，在實(shí)際操作向工程運(yùn)輸車上放料時(shí)，開始時(shí)倉(cāng)門開至最大，快速下料;放料快要結(jié)束時(shí)，倉(cāng)門只開較小角度，物料少量、均勻流下;待車廂料滿后關(guān)閉。在不灑料的情況下，保證了工程運(yùn)輸車輛的滿載，車輛滿載率由75?%提高至100?%，成品料工程運(yùn)輸車輛由24輛減少為18輛即可滿足運(yùn)輸要求（相同運(yùn)距下，隨著堆浸場(chǎng)的推移，運(yùn)距改變，車輛數(shù)略有不同）。

弧形對(duì)開閘門液壓放料裝置具備快速更換的要求，時(shí)間緊迫時(shí)，可將液壓站與液壓推拉桿間油管的快速接頭斷開，迅速更換備用液壓站或備用液壓推拉桿，全過(guò)程耗時(shí)約15?min，整個(gè)破碎系統(tǒng)不必停車。

4?結(jié)?語(yǔ)

弧形對(duì)開閘門液壓放料裝置主要針對(duì)偏遠(yuǎn)高寒地區(qū)礦山開采大負(fù)荷工況及惡劣使用環(huán)境而設(shè)計(jì)，著重考慮了放料閘門開啟和關(guān)閉的推拉力及裝置的可靠性。該裝置提高了設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)率和車輛滿載率，能夠滿足礦山的生產(chǎn)要求。這種液壓放料裝置在液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)上，也可以采用1臺(tái)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)1臺(tái)兩進(jìn)兩出的液壓油泵供給液壓油缸的形式。液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)多種多樣，對(duì)大規(guī)模開采的礦山企業(yè)來(lái)說(shuō)，高效率、低故障率、易維護(hù)、穩(wěn)定可靠是主要的設(shè)計(jì)要求。

[參?考?文?獻(xiàn)]

[1]?王積偉，田宏甲，黃誼.液壓與氣壓傳動(dòng)[M].2版.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005.

[2]?成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)：?jiǎn)涡斜荆阂簤簜鲃?dòng)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004.

[3]?方乘遠(yuǎn).工廠電氣控制技術(shù)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1999.

[4]?李芝.液壓傳動(dòng)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1998.

[5]?國(guó)家黃金管理局黃金經(jīng)濟(jì)發(fā)展研究中心.黃金礦山實(shí)用技術(shù)薈萃[M].沈陽(yáng)：東北工學(xué)院出版社，1993.