任志剛

摘要：門式刮板取料機作為散料裝卸設(shè)備的一種，以其料場利用率高、操作靈活等特點得到越來越廣泛的應(yīng)用，本文主要介紹了門式刮板取料機的發(fā)展趨勢、結(jié)構(gòu)特點及取料系統(tǒng)的分析計算。

Abstract： As a kind of bulk material handling equipment， portal scraper reclaimer is more and more widely used because of its high utilization rate of material yard and flexible operation. This paper mainly introduces the development trend， structural characteristics and analysis and calculation of the portal scraper reclaimer.

關(guān)鍵詞：門式刮板取料機;刮板;端梁;卷揚

1? 概述

門式刮板取料機作為一種高效、連續(xù)的散料裝卸設(shè)備，目前已廣泛應(yīng)用于鋼鐵、電力、港口、建材、礦山等行業(yè)中。門架式刮板取料機在國外經(jīng)過了幾十年的發(fā)展，趨于成熟，在國外市場應(yīng)用較多。本世紀(jì)初期國內(nèi)僅有少數(shù)企業(yè)采用該種設(shè)備，但也以進口設(shè)備為主，該種機型設(shè)備與其他類型堆取料機設(shè)備（斗輪機、橋式刮板、側(cè)式刮板、圓形混勻等）相比在國內(nèi)發(fā)展緩慢。但近年來，該種機型以其料場儲量大、占地小、操作靈活等特點，市場需求逐漸增大。

1.1 門式刮板取料機形式分類

門式刮板取料機按照結(jié)構(gòu)形式主要分為兩類，分別是半門式刮板取料機和全門式刮板取料機。半門式刮板取料機設(shè)有擋墻，可提高儲料場空間利用率，與橋式刮板取料機和側(cè)式刮板取料機相比具有料場儲量大優(yōu)點。

1.2 發(fā)展趨勢

大型化：門式刮板取料機從最開始跨距約20m逐漸增大，目前世界上最大的門式刮板取料機跨距達(dá)到73.4米，由FAM公司設(shè)計制造。智能化：隨著目前計算處理技術(shù)、三維智能掃描、圖像識別、檢測通訊控制系統(tǒng)發(fā)展，無人化系統(tǒng)目前已經(jīng)逐漸應(yīng)用到料場系統(tǒng)中，而且在將來將會大面積應(yīng)用，針對門式刮板取料機工藝特點，智能化無人化系統(tǒng)在將來將會應(yīng)用越來越多。環(huán)保化：目前各國對環(huán)保要求越來遠(yuǎn)嚴(yán)格，與過去相比各種形式的堆取料機大多均要求設(shè)置棚子和抑塵裝置，避免和減少在堆料和取料作業(yè)時對空氣的污染。

2? 門式刮板取料機的工作原理及特點

2.1 工作原理

門式刮板取料機主要應(yīng)用于建材、冶金、電力、礦山等行業(yè)中的散料儲料場的新型高效取料設(shè)備，其結(jié)構(gòu)簡單、操作靈活可靠，可適應(yīng)不同料場和多種工藝要求。門式刮板取料機利用固定端梁與擺動端梁在軌道上行走，取料機在料場兩側(cè)的軌道上進行取料作業(yè)，并往復(fù)作業(yè)，刮板在驅(qū)動裝置作用下將物料刮取到導(dǎo)料槽內(nèi)，然后由出料皮帶機上運走物料。門式刮板取料機與橋式刮板機相比，該機操作靈活，可不受料堆限制，設(shè)備可快速到達(dá)料堆任意位置進行取料作業(yè)，并由于擋墻的布置，同等料場儲量情況下可節(jié)約料場占地面積;與側(cè)式刮板取料機相比，該機又具有可實現(xiàn)大跨距、增大料場儲量和設(shè)備能力的特點。

2.2 結(jié)構(gòu)特點

門式刮板取料機主要由擺動端行走機構(gòu)、門架、卷揚提升系統(tǒng)、刮板取料系統(tǒng)、固定端行走機構(gòu)等幾部分組成。見圖1。

2.2.1 刮板取料系統(tǒng)

刮板取料系統(tǒng)主要由刮板臂架、刮板、驅(qū)動鏈輪組、張緊鏈輪組、鏈條、驅(qū)動裝置等組成。驅(qū)動裝置一般由電機、偶合器和減速器組成，通過鏈輪帶動固定在鏈條上的刮板進行循環(huán)運轉(zhuǎn)，刮板將物料刮取到料倉一側(cè)。臂架目前多為有工字梁和薄臂圓管兩種結(jié)構(gòu)，上下設(shè)置刮板鏈條滑道。懸臂前端約1/3位置處布置卷揚系統(tǒng)的鉸接點，通過滑輪組，隨卷揚機收放鋼絲繩，懸臂架進行變幅動作。

2.2.2 門架及行走端梁

門架和行走端梁是整機的支承，通過行走機構(gòu)驅(qū)動取料機在軌道上往復(fù)運行。行走端梁一側(cè)為固定端梁，另一側(cè)為擺動端梁，由行走車輪組、驅(qū)動裝置和車輪架組成。

門架為箱形梁結(jié)構(gòu)，上部設(shè)置L型梁，用于固定卷揚機構(gòu)的定滑輪組。門架平臺一側(cè)（出料膠帶機側(cè)）與固定端梁剛性連接（相當(dāng)于兩個支撐點），另一側(cè)與擺動端梁鉸接，相當(dāng)于一個支撐點，最終形成三點接觸的靜定結(jié)構(gòu)。固定端梁兩端設(shè)置擋輪組，用來抵抗取料機在工作中產(chǎn)生的垂直軌道的作用力（阻力）。這種結(jié)構(gòu)可以有效保證車輪不啃軌。

驅(qū)動裝置由三合一減速電機組成。在進行取料作業(yè)時，通過變頻調(diào)速，電機處于低頻運行狀態(tài)，降低行走速度;調(diào)車時，電機處于高頻狀態(tài)，車輪獲得較高轉(zhuǎn)速。

2.2.3 卷揚提升系統(tǒng)

卷揚提升系統(tǒng)由電動葫蘆、支架、動滑輪組、定滑輪組、鋼絲繩等構(gòu)成。電動卷揚機及支架安裝端梁上方的門架上。卷揚機支架與門架焊接，卷揚機與支架通過螺栓連接。動滑輪組鉸接在刮板臂架上，允許產(chǎn)生較大的角度偏轉(zhuǎn)。定滑輪組安裝在門架上的L型梁上。鋼絲繩采用單繩雙聯(lián)結(jié)構(gòu)，電動葫蘆設(shè)有通過變頻電機驅(qū)動，可實現(xiàn)快速提升和慢速升降刮板臂的功能。

3? 門式刮板取料機的選型設(shè)計計算

3.1 門式刮板取料機的設(shè)計方法

門式刮板取料機的鋼結(jié)構(gòu)計算目前基本上以有限元計算為主，各部分參數(shù)功率等計算目前除了對比其他類型刮板機外，主要還取決于現(xiàn)場實際經(jīng)驗系數(shù)。

3.2 刮板取料機能力的分析計算

根據(jù)煤礦及電廠現(xiàn)場實際情況，虛擬料場參數(shù)如下：物料煤，密度0.9t/m3，取料能力1200t/h。

3.2.1 鏈速的確定

刮板取料系統(tǒng)中的鏈傳動屬于低速重載工況，低速鏈鏈速<0.6m/s。因此刮板取料系統(tǒng)的鏈速設(shè)計常在0.6m/s左右。設(shè)計中取料量大時（Q>1000t/h），鏈速略有提高，一般在0.7m/s左右（鏈速略高，刮板驅(qū)動減速器的速比略低，有利于降低成本。但鏈速不能提高太多，因為工作環(huán)境所限，鏈傳動是開式傳動，鏈條潤滑不良且載荷較大，鏈條會產(chǎn)生嚴(yán)重的磨損，鏈板會發(fā)生疲勞破壞，套筒與滾子會發(fā)生沖擊疲勞破壞）。

3.2.2 刮板尺寸的確定

刮板設(shè)計時，刮板寬度B與刮板高度h的比值一般為5左右，刮板的實際尺寸按B×h=2300×500mm計算，填充率為根據(jù)經(jīng)驗取50%，核算取料能力Q：

3.2.3 刮板驅(qū)動功率的計算

已知參數(shù)：刮板外廓尺寸B×h=2300×500mm，刮板間距t1=1000mm，鏈速v=0.7m/s，額定取料量1200t/h。

刮板驅(qū)動力主要由四部分組成：刮板切削阻力，物料沿刮板向前運行摩擦阻力，刮板鏈運行摩擦阻力，刮板鏈運行摩擦阻力。

①刮板切削阻力F1計算。

按照料堆形狀及取料裝置的特點，冬季物料板結(jié)嚴(yán)重，物料表層有冰層，每cm切削阻力為5kg計算。根據(jù)布置，刮板頭尾鏈輪中心距44000mm，共有約44個刮板刮取物料。

②物料沿刮板向前運行摩擦阻力F2計算。

③刮板鏈摩擦阻力F3計算。

根據(jù)選型計算刮板、鏈條及中間導(dǎo)輪總重為29992kg。

④物料抬升阻力F4計算。

取料臂在最低角度-2.5°時，刮取物料向上的抬升阻力F4。

根據(jù)以上的計算分析，可以確定刮板取料系統(tǒng)的各部分參數(shù)和主要尺寸，能夠滿足機械設(shè)計的需求。

4? 結(jié)束語

隨著門式刮板取料機的相對優(yōu)點被各行業(yè)和廠家逐步認(rèn)識，目前門式刮板取料機的應(yīng)用也呈現(xiàn)逐年遞增的趨勢，應(yīng)用行業(yè)從傳統(tǒng)的鋼鐵、水泥、煤炭、電力等逐步擴展到如造紙、化肥、港口等更多行業(yè)，市場前景極為廣闊。

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