張 程

秦皇島港股份有限公司第九港務分公司

1 引言

某煤炭碼頭取裝線皮帶機的導料槽系統(tǒng)主要集中在BJ線上，BJ皮帶機是取裝作業(yè)的中轉皮帶機，上接5條BQ線，下轉4條BM線，作業(yè)工況較為復雜(見圖1)。每條BJ皮帶機上分布著5個落料點，由伸縮頭對位，由于設計缺陷，BJ導料槽存在著以下缺點：灑落煤嚴重；結構下沉，擋皮安裝困難；密封較差，揚塵灑落；軟性擋皮不耐磨，更換頻繁。

圖1 皮帶機布置圖

通過對問題溯源分析發(fā)現(xiàn)：在異線配煤大流量作業(yè)時，同一條皮帶上會有2個作業(yè)導料槽，同時皮帶還將經過3個非作業(yè)導料槽。此時，煤流會與導料槽邊緣的擋皮發(fā)生刮碰而灑出，不但加速了擋皮磨損，嚴重時還會導致?lián)跗に蓜拥袈?，引發(fā)設備故障。

針對此問題，提出解決方案：恢復導料槽提升功能，在非作業(yè)流程時，將導料槽提升至不與皮帶接觸的位置，解決灑落煤問題，同時降低密封擋皮磨損率與設備故障率。

2 高精度提升型導料槽設計

2.1 可行性分析

BJ導料槽在設計時具備提升功能，原導料槽4角有4根電動推桿頂升導料槽，為方便更換擋皮維修，只有手動功能，無法實現(xiàn)隨流程自動升降。

但原設計無法實現(xiàn)4角同步升降，導料槽經常卡滯在半空，因此，自投產起，電動推桿提升功能就被廢除。

多執(zhí)行機構的同步運行在液壓系統(tǒng)中應用比較成熟，為此，使用液壓系統(tǒng)為新的提升動力系統(tǒng)，并以此為基礎，設計整套液壓系統(tǒng)。

2.2 液壓系統(tǒng)的設計與計算

2.2.1 油缸選型與計算

導料槽總重量為4 428 kg，平均分配到4角油缸上，每根油缸承重為1 107 kg，中低壓液壓系統(tǒng)就可以滿足頂升需求。初步選定的油缸內外徑尺寸為36 mm和63 mm，計算油缸無桿腔壓力約為3.6 MPa?？紤]液壓管路壓力損失及積煤等因素，確定系統(tǒng)壓力為4 MPa。

提升高度約150 mm，根據設計手冊，油缸的行程要在250 mm以上，安裝高度應該大于900 mm，油缸上下鉸點的距離范圍應在650～1 150 mm之間，以此條件，結合現(xiàn)有備件，最終選定油缸型號為36/63-380。

2.2.2 液壓系統(tǒng)設計

每個轉接塔安裝1臺液壓站，單個轉接塔有4個導料槽，每個導料槽需4根油缸來支撐，則每個液壓站的執(zhí)行機構數(shù)量為16，對應的換向閥數(shù)量為4。

導料槽提升動作的時間t為10 s左右，總提升行程S=100 mm，計算單缸的瞬時流量為：

(1)

式中，R為油缸內徑。由于作業(yè)流程規(guī)則，同一個轉接塔的導料槽不會出現(xiàn)同時提升的情況，因此，依據單個導料槽提升需求計算系統(tǒng)所需的最大流量為：

Qmax=4Q≈7.6 L/min

(2)

故選用液壓泵型號為丹尼遜SDV10，流量8.5 L/min，系統(tǒng)所用電磁閥最大流量60 L/min，均滿足使用要求。

2.2.3 同步性實現(xiàn)方案

為保證4臺油缸動作的同步性，設計了4條同步液壓馬達構成的速度同步回路，采用4個軸剛性連接的等排量雙向液壓馬達作為流量分流裝置。當某一路電磁閥處于工作狀態(tài)時，液壓泵輸出的壓力油進入等排量的4個雙向液壓馬達，然后進入油缸下腔，4個油缸同步上升。系統(tǒng)原理圖見圖2。同步馬達的型號為UD 4.5/4TV，此同步馬達單片排量為4.5 mL，并帶有超壓保護和補油功能。

圖2 同步提升液壓控制回路

2.3 軟硬限位保護

對導料槽提升和下降的限位，將原有的機械開關更換為電氣接近開關。接近開關無需與運動部件進行接觸，具有動作可靠、性能穩(wěn)定、頻率響應快、應用壽命長、抗干擾能力強等優(yōu)點，并具有防水、防震、耐腐蝕等特點。

為提升系統(tǒng)可靠性，在電氣限位之外，又增加了一層可調機械硬限位，結合液壓溢流閥使用。當上升或下降超過預定范圍觸碰硬限位時，溢流閥超壓溢流，液壓系統(tǒng)卸荷，動作停止。實際安裝時，硬限位的范圍比軟限位稍大，正常情況下硬限位不起作用，軟限位失效時，硬限位作為系統(tǒng)的最后保護。

2.4 導料槽密封改造

原有導料槽與皮帶的接觸面采用軟性擋皮密封，這種形式密封差、強度低、不耐磨，且當升起的導料槽下降時，軟性擋皮無法自動回位，會導致偏移、堆積等問題。因此，需要對導料槽密封機構進行改造。

使用雙層防溢裙板替換原有的導料槽擋皮，防溢裙板的材質為聚氨酯，耐磨性強，密封性能優(yōu)異。防溢裙板的直板緊貼導料槽側面，底部與皮帶接觸，防止物料外溢；裙邊外翻，可在一定角度內旋轉，靠橡膠板的彈力，自動跟蹤皮帶，始終與皮帶保持緊密接觸(見圖3)。這種雙層硬質設計，符合提升導料槽使用要求，同時能有效防止物料灑落。

1.壓板 2.角鋁 3.二道護簾 4.防溢裙板 5.輸送帶圖3 防溢裙板安裝示意圖

3 結語

改造完成后的導料槽實現(xiàn)了自動升降，當上游BQ伸縮頭對位到相應的BJ下料斗時導料槽落下，其余情況下導料槽升起。改造完成后，BJ沿線灑落量減少了70%以上。由于非作業(yè)流程下導料槽升起，防溢裙板不與皮帶接觸摩擦，大大降低了裙板的磨損率，再加上聚氨酯材質裙板本身的耐磨性，全新防溢裙板的使用壽命預計在5年以上。高精度提升型導料槽的應用，有效消除了導料槽下沉及大量灑落煤帶來的安全隱患，具有較好的環(huán)保效益，對港口類似設備的改造具有借鑒意義。