弧形對開閘門液壓放料裝置在太平礦業(yè)公司的應(yīng)用

張瑋 唐金玲 高曉國

摘要：太平礦業(yè)公司采用普通平板閘門液壓放料裝置時頻繁出現(xiàn)故障，尤其在冬季發(fā)生故障后倉門難以開啟，導(dǎo)致物料不能及時放出，凍結(jié)在料倉中。在參考DEZ-80型平板閘門的基礎(chǔ)上，通過加大功率、增加自主設(shè)計的小型液壓站、提高裝置動作速度、改變倉門結(jié)構(gòu)等，進(jìn)行了多次試驗，設(shè)計并實踐了一種新型的弧形對開閘門液壓放料裝置?，F(xiàn)場應(yīng)用表明：該裝置能在惡劣環(huán)境下穩(wěn)定可靠運行800?h以上，冬季設(shè)備運轉(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)備運轉(zhuǎn)率

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

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

引?言

原礦破碎后的成品料，一般情況下會被輸送至緩沖礦倉或成品料倉，然后通過倉口的放料裝置，由工程車輛或輸送帶輸送至下一工序或堆浸場。放料裝置閘門開閉頻繁、運行環(huán)境惡劣、單位時間內(nèi)流量大。成品料倉的放料是破碎系統(tǒng)最末端的一個環(huán)節(jié)，也是極為重要的一個環(huán)節(jié)，放料裝置是否高效、可靠，對生產(chǎn)影響極大，一旦發(fā)生故障不能在短時間內(nèi)解決，特別是在露天堆浸礦山，成品料倉就會滿倉，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”）采購的普通平板閘門液壓放料裝置時常發(fā)生故障，尤其在冬季發(fā)生故障后倉門難以開啟，導(dǎo)致物料不能及時放出，凍結(jié)在料倉中。因此，亟需對現(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)動形式上有液壓式、氣動式、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。目前各企業(yè)采用的放料倉門驅(qū)動方式多為氣動式和液壓式[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)緊湊且易于實現(xiàn)過載保護(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，倉內(nèi)物料對倉門壓力大，需要較大的驅(qū)動力，基本都采用液壓驅(qū)動式的放料裝置[2]。這種液壓放料裝置的應(yīng)用是實現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化，提高勞動生產(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。成品料倉進(jìn)礦量2?420?t/h左右，料倉高度14??m，容積400?m3，料倉放料口位于室外，無任何保溫設(shè)施，冬季室外溫度低于-22?℃。料倉內(nèi)的成品礦通過倉口的放料裝置放至工程運輸車運走。原有放料裝置為DEZ-80型平板閘門，開閉速度慢，時常卡滯，故障頻發(fā)，尤其在冬季寒冷的環(huán)境下，更不能連續(xù)可靠運行，經(jīng)常導(dǎo)致料倉滿倉，緊急停車，嚴(yán)重制約生產(chǎn)。為解決該問題，太平礦業(yè)公司重新設(shè)計制作了一種新型的弧形對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)計及應(yīng)用

弧形對開閘門液壓放料裝置主要由帶有方形法蘭的倉門本體、弧形對開閘門、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)計極為關(guān)鍵，電氣系統(tǒng)較為簡單。啟動后，通過手柄遠(yuǎn)程控制電液換向閥改變液壓油流向，實現(xiàn)液壓推拉桿的伸縮，由液壓推拉桿驅(qū)動弧形閘門開啟或關(guān)閉，使料倉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輸?shù)男?，弧形對開閘門液壓放料裝置采用雙扇弧形對開閘門，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，兩扇閘門同時開閉，保證較快的開啟速度，最大開度時，橫截面積1?m2，確保物料快速通過。這種形式的對開閘門，通過液壓系統(tǒng)實現(xiàn)同步，不同于單液壓缸驅(qū)動一扇閘門，另一扇閘門作為從動部件，通過齒輪與主動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)電與自動控制機(jī)電與自動控制??黃?金

3）弧形閘門在液壓推拉桿的推拉下，圍繞2個固定軸運動，實現(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可靈活轉(zhuǎn)動的銷軸連接，該銷軸可以快速拆卸和安裝，在液壓推拉桿發(fā)生故障時，可以在短時間內(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)計較大的閘門開閉壓力，是為了滿足料倉滿料時閘門大負(fù)荷的要求，并解決冬季礦料凍結(jié)時導(dǎo)致的閘門卡滯問題。正常使用中，液壓推拉桿的實際推拉力遠(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[3]。方形法蘭上均勻分布32個直徑30?mm的螺栓孔，通過螺栓與混凝土料倉原有的預(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驅(qū)動電動機(jī)正反轉(zhuǎn)來改變油泵轉(zhuǎn)向，從而改變液壓推拉桿動作方向的方案，自主設(shè)計了一套小型液壓站，通過電液換向閥改變油液流動方向，實現(xiàn)液壓推拉桿的伸縮，避免了驅(qū)動電動機(jī)頻繁啟動和正反轉(zhuǎn)。液壓站與閘門推拉桿之間通過高壓軟油管連接，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，最大額定運行壓力16?MPa。主要部件及部分型號見表1。

2）各主要參數(shù)的核算。液壓推拉桿運動過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16?MPa。油缸運行時的背壓（p2）約為0.1?MPa，在計算中可忽略[4]。計算公式如下：

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

油泵啟動時，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，電磁鐵YA1通電，液壓油經(jīng)過雙向分流集流閥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，拉動閘門，此時閘門開啟，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，電液換向閥10回歸中位，系統(tǒng)卸荷，油缸左右2個腔室內(nèi)的油液由于雙向液壓鎖的作用不流動，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，以滿足裝車時的放料工況。系統(tǒng)維修時，可通過手動換向閥4將先導(dǎo)式溢流閥7的外控制口K與油箱接通，實現(xiàn)卸荷。實踐中，即使兩扇閘門有不同步的情況發(fā)生，在一個啟閉周期后，也會自動實現(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)超過指定壓力時報警并停機(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，檢測到相應(yīng)信號后，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)。自動檢測油箱溫度，適時開啟油箱加熱器，使液壓油在冬季保持合理的運行溫度。電氣部分盡可能做到設(shè)計簡單，沒有復(fù)雜的控制線路，故障率極低。在操作上也極為簡單，僅有一個操作手柄，其上布置有啟動按鈕、緊急停止按鈕、開門按鈕、關(guān)門按鈕和給工程運輸車輛發(fā)信號的警鈴按鈕5個按鈕，正常運行時，僅需操作開關(guān)門按鈕和警鈴按鈕。操作人員在室內(nèi)，通過監(jiān)控和現(xiàn)場玻璃視窗進(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

弧形對開閘門液壓放料裝置投入運行后，較以往效率大為提高，在工程運輸車輛連續(xù)時，成品料倉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)一次動作緩慢、時而不動作的故障，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輸車放料時，每輛車至少要動作3次，液壓閥組長期頻繁動作會導(dǎo)致內(nèi)部彈簧疲勞斷裂，因此該故障是這個裝置的易發(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，在實際操作向工程運輸車上放料時，開始時倉門開至最大，快速下料;放料快要結(jié)束時，倉門只開較小角度，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，保證了工程運輸車輛的滿載，車輛滿載率由75?%提高至100?%，成品料工程運輸車輛由24輛減少為18輛即可滿足運輸要求（相同運距下，隨著堆浸場的推移，運距改變，車輛數(shù)略有不同）。

弧形對開閘門液壓放料裝置具備快速更換的要求，時間緊迫時，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，全過程耗時約15?min，整個破碎系統(tǒng)不必停車。

4?結(jié)?語

弧形對開閘門液壓放料裝置主要針對偏遠(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，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)計上，也可以采用1臺電動機(jī)驅(qū)動1臺兩進(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)計多種多樣，對大規(guī)模開采的礦山企業(yè)來說，高效率、低故障率、易維護(hù)、穩(wěn)定可靠是主要的設(shè)計要求。

[參?考?文?獻(xiàn)]

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

[2]?成大先.機(jī)械設(shè)計手冊：單行本：液壓傳動[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[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1998.

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