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石灰石放料裝置的改造方案分析與應(yīng)用

2014-12-23 06:44:14劉建濤潘玉國
機(jī)械工程師 2014年12期
關(guān)鍵詞:放料溜子推桿

劉建濤, 潘玉國

(山東魯碧建材有限公司,山東 萊蕪271103)

0 引言

熟料散裝機(jī)是從水泥熟料庫內(nèi)將熟料自動輸送到熟料散裝車的設(shè)備,如圖1所示,主要由手動棒閥、電動扇形閥、伸縮卸料裝置、電控柜等部分組成,主要使用于物料粒度不大于50 mm。本公司實(shí)際生產(chǎn)的石灰石礦粒度在0~80 mm之間,由于相關(guān)部門的設(shè)計(jì)選取不合理,造成在放料過程中提升裝置鋼絲繩經(jīng)常發(fā)生錯(cuò)位,伸縮布套經(jīng)常發(fā)生卡嵌現(xiàn)象,處理起來費(fèi)時(shí)費(fèi)力,并且延長了運(yùn)送物料的車輛等待時(shí)間,給生產(chǎn)帶來一定的負(fù)面影響。為提高生產(chǎn)效率、減輕維修強(qiáng)度,在結(jié)合實(shí)際工況的情況下,決定對其進(jìn)行改造。

圖1 改造前放料裝置

1 方案設(shè)定

由于電液動平板閘閥運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn),具有過載保護(hù)等優(yōu)點(diǎn),決定選用電液動平板閘閥來代替熟料散裝機(jī)。將原放料裝置中的熟料散裝機(jī)、電動卷揚(yáng)以及兩臺控制物料關(guān)停的電液推桿進(jìn)行拆除。借用原來的倉體骨架,上部采用手動棒閥,控制下料量及日常維修用。為了降低揚(yáng)塵,再結(jié)合日常車輛運(yùn)輸過程中的料高情況,制作500 mm×500 mm、長為4.2 m的溜子,上、下部分采取法蘭連接??紤]到電液動平板閘閥受力較大,下部采取滿焊,并焊接加強(qiáng)筋來保證法蘭連接部位有足夠的強(qiáng)度,如圖2所示。

圖2 改造后放料裝置

2 相關(guān)參數(shù)選擇

2.1 電液推桿推力計(jì)算

電液推桿的推力為石灰石原料倉下料口的垂直壓力與下料溜子內(nèi)物料的料重之和。

可以將放料口想象成料倉錐體被一水平面a-a相截面,則物料在該截面處產(chǎn)生的垂直方向壓應(yīng)力FV,其值為

式中:ρ為松散物料密度,松散石灰石取1.45×103kg/m3;g為重力加速度;hw為料倉計(jì)算截面以上的儲料高度,mm;Az為倉殼錐體特性縱坐標(biāo)值,mm。

其中倉殼錐體特性縱坐標(biāo)值按下式計(jì)算:

又因?yàn)槭沂缮⑽锪吓c殼體壁面的摩擦因數(shù)

則倉殼錐體特性縱坐標(biāo)值為

圖3 石灰石料倉結(jié)構(gòu)簡圖

溜子內(nèi)物料的自重為G=mg=ρvg。式中,v為溜子的容積,v=0.5×0.5×4.2=1.05 m3。則溜子內(nèi)物料的自重為 G=1.45×103×9.8×1.05=14.92 kN。

電液推桿上的板閥所承受的壓力為F壓=FV+G=95.02+14.92=104.94 kN。

每個(gè)電液推桿的推力為 F推=μF壓/2=0.3×104.94÷2=15.74 kN。

經(jīng)過查詢相關(guān)資料,考慮到下料的形狀,選取DZP-60電液動平板閘,考慮到安全系數(shù),選取電液推桿選取DYTP2500-780/110,如圖4所示。

圖4 放料閥結(jié)構(gòu)簡圖

2.2 固定螺栓的選擇

根據(jù)電液動平板閥上的螺孔為φ22,電液動平板支撐架的厚度10 mm,溜子法蘭的厚度為20 mm,考慮到防松問題,選用M20×60的螺栓,螺栓數(shù)量為16個(gè),M20螺栓的小徑為d1=17.50 mm。在放料閥關(guān)閉時(shí),螺栓組僅承受軸向載荷,則計(jì)算應(yīng)力為

螺栓組所受的總軸向力F總有兩部分組成,一部分是物料對電液動平板閥的壓力,另一部分是電液動平板閥的自重。

查平板閥的銘牌,可知重量為436 kg,考慮到安全系數(shù),取500 kg。則F總=F壓+G=104940+500×9.8=109840N=109.84kN。

每個(gè)螺栓受到的軸向力F=F總/4=109.84÷4=27.46 kN,則計(jì)算應(yīng)力 σ=F(//4)=27460÷(π×17.52÷4)=28.56MPa,則螺栓材料的許用拉應(yīng)力為[σ]≥σ=28.56 MPa。

考慮到安全系數(shù),取安全系數(shù)為2,則螺栓的屈服強(qiáng)度為 σS=S[σ]≥2×28.56=57.12 MPa。

當(dāng)在放料時(shí),螺栓組承受的為橫向載荷,由于結(jié)合面間所產(chǎn)生的最大摩擦力必須大于或等于橫向載荷,則預(yù)緊力為 F0≥KSKΣ/fzu

式中:f為結(jié)合面的摩擦因數(shù),取0.1;z為螺栓的個(gè)數(shù),為16;KS為防滑系數(shù),取1.1。則預(yù)緊力F0≥KSKΣ/(fzi)=1.1×50000÷(0.1×16×1)=34375 N。

則計(jì)算應(yīng) 力 為 σca=1.3F0(//4)=1.3×34375÷(17.52÷4)=185.88 MPa。

螺栓材料的許用應(yīng)力[σ]≥σca=185.88 MPa。

考慮到安全系數(shù),取安全系數(shù)為2,則螺栓的屈服強(qiáng)度為 σS=S[σ]≥2×185.88=371.76 MPa。

綜合軸向載荷和橫向載荷,選取螺栓等級為5.8級。

3 效果驗(yàn)證

改造前后的特點(diǎn)對比如表1。

表1 放料閥改造前、后對比表

通過表1看出,改造后的放料裝置,操作方便,控制簡單,并且放料速度大大提高,揚(yáng)塵現(xiàn)象減少,由于拆除了電動卷揚(yáng)、電動棒閥,電耗進(jìn)一步降低,達(dá)到了降本增效的目的。

4 結(jié)語

采用料倉垂直壓力計(jì)算選取的電液動平板閥的放料裝置,推力足夠,螺栓組強(qiáng)度符合要求,有效解決了原放料裝置日常操作中的諸多問題,其過載保護(hù)能力更是延長了電動電機(jī)的壽命,大大降低了故障率,對放料裝置的設(shè)計(jì)選型具有一定幫助。

[1] 濮良貴.機(jī)械設(shè)計(jì)[M].北京:高等教育出版社,2007.

[2]《簡明鉗工手冊》編寫組.簡明鉗工手冊[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2004.

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