北方重工集團(tuán)有限公司 遼寧 沈陽 110860

前言

料耙作為全斷面刮板取料機(jī)重要組成部分,其對(duì)整機(jī)運(yùn)行及整條工藝線是否能達(dá)產(chǎn)起著至關(guān)重要作用。料耙主要功能是通過自身的平行移動(dòng)及橋梁推動(dòng)將斷面物料進(jìn)行松散,以實(shí)現(xiàn)刮板取料機(jī)的取料功能。為滿足電力、煤炭、建材行業(yè)產(chǎn)能擴(kuò)大的需求,堆取料機(jī)設(shè)備的堆取能力也隨之上升。其中料耙的處理能力直接影響到整機(jī)的取料能力,這就要求料耙整體結(jié)構(gòu)的加大。因整機(jī)空間限制及滿足料耙平穩(wěn)運(yùn)行,大型料耙多采用液壓驅(qū)動(dòng)。原有料耙框架由各種型鋼組焊成平面三角形結(jié)構(gòu),耙齒采用焊接形式與框架連接,整體結(jié)構(gòu)既笨重又增加耙齒更換難度,其剛度和強(qiáng)度也未達(dá)到理想效果。若大型料耙仍采用此種結(jié)構(gòu),重量過大,在使用一定時(shí)間后料耙會(huì)出現(xiàn)不同程度的變形,影響料耙運(yùn)行的穩(wěn)定性,嚴(yán)重后果使整機(jī)出現(xiàn)振動(dòng),迫使停機(jī)進(jìn)行檢修維護(hù)?；谝陨弦蛩?料耙的重量、強(qiáng)度、剛度、變形及耙齒更換是影響料耙整體設(shè)計(jì)的主要因素,空間結(jié)構(gòu)料耙可以在一定程度上解決以上問題。

1 料耙組成及工作原理

料耙由滾輪裝置、料耙框架、液壓驅(qū)動(dòng)裝置、手搖滾筒(電動(dòng)葫蘆)、鋼絲繩等組成,見圖1所示。

作為全斷面刮板取料機(jī)重要組成部分—料耙,料耙的整體結(jié)構(gòu)性形狀與物料堆積形狀相似均為三角形。料耙主要安裝在橋梁的兩側(cè),料耙伴隨橋梁的運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)沿著物料軸線的運(yùn)動(dòng),同時(shí)通過自身滾輪沿著橋梁往復(fù)運(yùn)動(dòng),進(jìn)而實(shí)現(xiàn)物料的松散功能。松散的物料沿著物料堆自上而下的滾動(dòng),滾動(dòng)到底部的物料經(jīng)刮板裝置將其刮送到皮帶機(jī)上,實(shí)現(xiàn)取料機(jī)的整個(gè)取料過程。料耙滾輪與橋梁軌道實(shí)現(xiàn)滾動(dòng)摩擦,大大減小了料耙往復(fù)運(yùn)行的阻力。料耙往復(fù)運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力來源于液壓油缸,液壓驅(qū)動(dòng)比機(jī)械驅(qū)動(dòng)平穩(wěn),料耙往復(fù)運(yùn)動(dòng)行程控制精確,液壓驅(qū)動(dòng)所占空間小。料耙與水平面的夾角是通過手搖卷筒或電動(dòng)葫蘆卷收或釋放鋼絲繩調(diào)節(jié),一般為34°～45°。其夾角大小與物料的安息角直接相關(guān),夾角大小的調(diào)整直接影響到料耙松散物料的效果。

圖1 料耙組成及工作原理圖

2 設(shè)計(jì)理念

刮板取料機(jī)上應(yīng)用的原有料耙框架由各種型鋼組焊成平面三角形結(jié)構(gòu),因主體框架及加強(qiáng)梁均由型鋼焊接而成,料耙整體結(jié)構(gòu)重量非常大。耙齒用普通圓鋼焊接在主體框架及加強(qiáng)梁上,雖然此種結(jié)構(gòu)的耙齒便于制造及結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,但給后期的維護(hù)及耙齒更換帶來極大困難。此種結(jié)構(gòu)料耙見圖2所示。

若在原有料耙結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)的上直接增大料耙尺寸,料耙強(qiáng)度和剛度都滿足不了需求且變形量很大。變形量太大會(huì)影響料耙往復(fù)運(yùn)動(dòng)法的穩(wěn)定性,進(jìn)而影響料耙動(dòng)力系統(tǒng),同時(shí)引起整機(jī)運(yùn)動(dòng)過程中震動(dòng)。尤其是采用液壓系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)時(shí),料耙不穩(wěn)定的運(yùn)行嚴(yán)重影響液壓油缸的受力和使用壽命。為加強(qiáng)料耙的整體剛度而采用大型號(hào)規(guī)格的型材,增加料耙整體結(jié)構(gòu)的重量,對(duì)橋梁、端梁及整機(jī)都要進(jìn)行強(qiáng)度和剛度的加強(qiáng)設(shè)計(jì),設(shè)計(jì)和制造成本都會(huì)隨之增加,影響產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。焊接耙齒更換、維修難度的問題也沒有得到有效的解決。

為滿足新的需求單一在原有料耙結(jié)構(gòu)上加大尺寸是行不通,只有改變?cè)薪Y(jié)構(gòu)才能有效解決以上問題?？臻g結(jié)構(gòu)料耙具有強(qiáng)度高、質(zhì)量小、變形量小的特點(diǎn),滿足使用要求?？臻g結(jié)構(gòu)料耙分為兩層主框架,主框架采用不同型號(hào)規(guī)格的異型鋼管焊接而成。支承料耙行走的滾輪支座、液壓驅(qū)動(dòng)油缸的鉸接固定支座及滑輪鉸座均焊接在料耙的上層框架上。料耙各連接桿件也均由不同型號(hào)規(guī)格的異型鋼管焊接而成,既保證料耙的整體前剛度和強(qiáng)度又降低了質(zhì)量。耙齒與主框架采用栓接,便于耙齒的更換及維修,其材質(zhì)采用錳鋼,延長(zhǎng)其使用壽命。空間結(jié)構(gòu)料耙見圖3。

圖2 原有料耙結(jié)構(gòu)圖

圖3 空間結(jié)構(gòu)料耙結(jié)構(gòu)圖

3 異型管選型及耙齒設(shè)計(jì)

依據(jù)空間結(jié)構(gòu)料耙特點(diǎn)及各受力點(diǎn)分析,上層框架為整個(gè)料耙的主要承載部位。該層框架設(shè)有支承料耙行走的滾輪支座、液壓驅(qū)動(dòng)油缸的鉸接固定支座及滑輪鉸座,將所有受力均集中在上層框架上,因此在設(shè)計(jì)時(shí)選用異型鋼管的型號(hào)規(guī)格最大。上下層框架之間連接桿件受力也比較大,因此選用異型鋼管的型號(hào)規(guī)格與上層框架相同。下層框架主要起加強(qiáng)及連接作用,受力相對(duì)較小,因此選用異型鋼管的型號(hào)規(guī)格比上層框架小些。耙齒采用錳鋼材質(zhì)的圓鋼制作而成,用兩組自制吊鉤螺栓及螺母將一根耙齒栓接在下層料耙框架上。下框架同一根桿件上的耙齒用同一根圓鋼串聯(lián)起來,起到耙齒穩(wěn)固的作用,同時(shí)圓鋼加大了耙齒松散物料的作用。此種耙齒結(jié)構(gòu)既方便更換、維修又大大提高了松散物料的作用。耙齒栓接形式見圖4所示。

圖4 耙齒栓接結(jié)構(gòu)圖

4 結(jié)束語

空間結(jié)構(gòu)料耙采用雙層框架結(jié)構(gòu),各桿件均采用不同型號(hào)規(guī)格的異型鋼管,具有質(zhì)量輕、強(qiáng)度高、韌性好、運(yùn)行平穩(wěn)等優(yōu)點(diǎn)。料耙動(dòng)力系統(tǒng)采用液壓驅(qū)動(dòng),更進(jìn)一步增強(qiáng)了料耙的穩(wěn)定性,大大減小了橋梁及整機(jī)因料耙原因而引起的振動(dòng)。耙齒采用錳鋼材質(zhì)圓鋼制作增加使用壽命,耙齒與料耙框架采用栓接形式連接,便于更換及維修。