圆形堆取料机提高取料能力的结构性改造

圆形堆取料机提高取料能力的结构性改造

李恩佳

身份证号：130205198206124518

摘要：为了满足企业的需要，本文通过对圆筒式堆取料机出料性能的分析，提出了圆筒式堆取料机出料性能的改进和设计。采用了新的双分架结构，特别是合理地调节耙、塔架和滚筒的位置，扩大了耙网的扫布区域，提高了耙网的卸布效率；采用提高刮板取料运转速度，增大刮板截面积，提高主车的走动速度，从而提高了取料能力。实际应用表明，该设备改进后，可显著地增加物料收集量，提高企业的生产率。

关键词；圆形堆取料机；取料能力；结构性改造

引言

圆形堆取料机是利用圆形料场的料堆进行取料作业，它是一种能有效提高散料取料效率的机械设备。即料机有多种型号，而国内圆形堆取料机主要用于石灰石、石膏、烧结矿等散料的取料，目前应用较多的是回转式圆形堆取料机。

回转式圆形堆取料机使用的主要驱动方式是通过减速机带动回转驱动轮，当旋转驱动轮旋转时，物料也随之旋转，物料在旋转过程中受到离心力作用而被抛出。为了提高圆形堆取料机取料能力，一般通过增加其取料面积、延长其取料范围等方式来实现。增加取料范围对设备结构设计提出更高的要求，目前国内圆形堆取料机设计主要采用两种方式：一种是在取料头与机架之间增加缓冲垫的方式；另一种是采用固定或旋转变幅器的方式。

一、设计方案

圆形堆取料机取料装置结构设计，在取料头与机架之间增加缓冲垫，通过调节缓冲垫的位置和大小，使物料在受到离心力作用时不会脱落，保证取料效率。为解决物料在取料头与机架之间的振动，通过增加固定或旋转变幅器的方式进行解决。

圆形堆取料机取料装置的工作原理是：回转驱动轮旋转，物料从料堆中落下后与回转驱动轮碰撞。回转驱动轮带动转动驱动轮，回转驱动轮旋转时物料也随之旋转，由于物料在旋转过程中受到离心力作用而被抛出。当设备工作时，回转驱动轮将物料抛出后带动回转驱动轮顺时针旋转，这样循环往复进行取料。如果设备要增加取料范围，那么就要在转动轴上增加合适的角度来使物料通过缓冲垫后落到料堆上。

以原圆形堆取料机的结构设计为基础，利用有限元软件对圆堆料场进行应力分析和应变分析。在圆堆料场内建立圆锥体模型并划分网格，在每个单元网格上施加两个集中载荷（X方向和Y方向）来模拟物料与转轴的碰撞。

随着圆锥体与回转驱动轮的碰撞次数的增加，圆锥体在该位置所受到的最大应力值呈线性增大的趋势；而且随着圆堆料场内单元网格尺寸的不断增大，其所受最大应力值也不断增大。

因此在圆形堆料场内设置一个合理的缓冲垫来降低回转驱动轮与转轴之间的碰撞频率，可以有效地防止圆形堆取料机在工作时产生振动。

二、原结构

圆形堆取料机的原结构由传动装置、取料头、机架、支腿、基础及相应的电气设备组成。根据圆形料场的取料范围，设计了四种规格的圆形堆取料机，分别为60*40*90、60*40*150、60*40*240。

原结构中，回转驱动轮设计成双侧驱动，在回转驱动轮内侧增加一个缓冲垫，可以有效减少取料时对机架的冲击。当旋转驱动轮在运行时，物料被抛出，旋转驱动轮会将物料旋转推动取料头。圆形堆取料机取料作业时，需要回转驱动轮带动取料头在圆形料场内作回转运动，而旋转驱动轮和缓冲垫在回转运动中起到缓冲作用，降低了设备的冲击载荷。通过延长取料范围来增加取料能力的结构。

根据圆形堆取料机取料范围要求，在原结构中设计了一种可移动的、可伸缩的结构，其主要工作原理是将圆形堆取料机取料头由固定装置转换为可移动装置。当圆形堆取料机取料时，旋转驱动轮和缓冲垫发生碰撞时，可移动结构会自动调节角度以减小对机架的冲击。

三、改造内容

根据国内圆形堆取料机结构设计及取料作业现场，增加缓冲垫的方式可以提高取料范围，但增加缓冲垫会影响设备正常运行，因此我们采用增加旋转变幅的方式来进行结构改造。本论文采用了旋转变幅装置进行结构改造，为了保证旋转变幅器能够正常工作，我们对其进行了以下几方面的优化设计。

旋转变幅器机架由2个改为4个，由于原机架中有2个采用固定转幅装置，而原设计的转幅仅能满足直径小于400 mm的圆形堆取料机取料使用。为保证设备正常运行，在改造时将原固定转幅器更换为可调变幅器。

取料头由两部分组成：一部分为固定转幅，与旋转变幅装置相连；另一部分为可调转幅，与取料头相连。将原固定转幅装置拆除，在取料头与固定转幅装置之间增加4个可调转幅支撑板；对旋转变幅器进行更换，将原旋转变幅装置中的旋转轴及滑轮组改为两个可调转幅支撑板；由于原固定转幅器中的两根滑轮组在操作过程中会有磨损现象出现，因此我们将原固定转幅器的滑轮组与可调转幅器的滑轮组组合成一个整体，并将其安装在原旋转变幅器中。新组合的可调转幅器作为原固定式转幅器的替代，并将其作为旋转变幅装置。

对于旋转变幅装置机架顶部的圆钢与原有的圆钢相比厚度明显偏小，我们在原有圆钢上加工出3个长度为50 mm的圆孔，并将其固定在圆钢顶端以保证其能够正常使用。改造后圆钢与新加工出的3个圆孔相连并安装到圆钢顶部，将原来2根固定转幅器改为3根可调转幅器。

四、设备原理

回转式圆形堆取料机由驱动装置、料仓和机架等组成。当设备运行时，物料在旋转装置中进行旋转运动，物料在离心力作用下沿回转驱动轮（也就是旋转驱动轮）高速运行，使物料向圆周方向作加速运动。当旋转驱动轮转速达到某一临界转速时，物料在离心力作用下被抛出并旋转至料堆表面。物料在圆周方向做减速运动，当圆周速度降低到某一数值时，物料受到的反作用力大于回转速度产生的向心力而被抛出。回转驱动轮是设备的主要动力源，其设计要求转速与回转速度相匹配，既不能过高也不能过低。

设备设计时充分考虑到了转速对设备安全和节能的影响。本设备采用的是一种新型驱动装置——变频驱动装置。该驱动装置具有功率消耗小、节能效果好、安全性能高等优点，变频驱动装置安装在回转驱动轮上。当设备启动时，变频电机带动减速机运转，减速机带动驱动轮旋转；当设备停止时，减速机停止运转，变频电机停止运转。变频器的使用既能节约电能也能延长驱动轮使用寿命。

五、技术特点

技术特点：该结构能够充分发挥现有圆形堆取料机的取料能力，对原有结构进行改造后，大大提高了圆形堆取料机的取料能力，同时缩短了设备的占地面积。

技术优势：①采用较小直径的滚筒，使得滚筒与圆形堆取料机机架连接部分可采用法兰或螺栓连接，从而减小了设备的重量。②为了保证设备安装精度，在筒体上设有两组导向导料板，使得圆环不会在设备运行过程中产生偏摆。

技术关键：①该结构的筒体部分采用两组导向导料板结构，通过销轴与筒体固定连接，结构简单。②滚筒的轴端与机架相连处采用轴承连接，由于轴承之间存在间隙，在设备运行过程中滚筒的旋转运动对机架产生的载荷会导致轴承间隙发生变化而造成轴承损坏。③由于圆环不是在圆周上运动的，因此圆环在回转时产生的离心力远小于一般转动件。④由于该结构筒体部分尺寸较小，在安装时容易使筒体产生变形，从而影响设备安装精度。

技术性能：①该结构取料面积大、取料效率高。②采用三点支撑保证了设备运行安全平稳。

结束语

尽管在试生产过程中出现了上述的取料效率低、部件磨损大等问题，但是经过我们不断的实践及经验的积累，我们对其不适应的地方进行了改进，也满足了工厂生产的需要。

参考文献

[1]王学忠, 李宝树, 杨小强,等. Φ80 m圆堆堆取料机技术改造[J]. 水泥, 2019(3):2.

[2]陈世宏, 张凌志. 圆形堆取料机在双闪项目中应用及改造[J]. 世界有色金属, 2018(1):2.