桥式刮板取料机设计要点

李 雪

（北方重工集团有限公司装卸设备分公司，辽宁 沈阳 110027）

一、料场分析与取料机概述

桥式刮板取料机是长形料场取料设备，另配一台侧式悬臂堆料机采用人字形堆料方式，这种堆料方式是桥式刮板取料机能保证取料高预均化效果的基础。取料机用于两个料堆的取料作业。在桥梁的两侧，各配有一个用于取料作业的料耙装置，在堆料机堆完一堆物料之后，取料机进入料堆区域，近料堆侧的料耙开始进行刮取物料。堆料机换堆后进入

图1

桥式刮板取料机的主要部件包括摆动端梁，刮板输送系统，桥梁，料耙系统，控制室，固定端梁。除此之外，还有行走检测、卷盘、轨道系统、平台栏杆等结构组成。

料堆个数。由结构决定，桥式刮板另一侧闲置料耙的区域之外，开始堆下一堆物料。取料机完成先前的物料刮取之后，另一堆的物料基本完成了堆料。取料机进入刚堆好的堆料区域，这时，刚才闲置的料耙开始接近物料并取料。另一侧料耙，暂时不用。循环上述堆取过程。所以，桥式刮板取料机的堆料个数只是2个。

取料机的形式。桥式刮板取料机，主要有水平式和倾斜式二种。这主要取决于料场的土建基础。图1就是水平式桥取，可以看出固定端梁一侧位于水平面的下方1700左右，与地面出料胶带机平齐。

倾斜式的取料机就是整机都在一个水平面上。人为建造一个斜坡。达到的取料效果是一样的。料场对取料机的影响另一个要注意的是，若是在室内作业，要考虑到当取料机行进到轨道的端位极限时，要核对料耙尺寸不能与厂房体发生干涉。

二、刮板系统的取料能力

刮板输送系统由驱动装置、刮板装置、链条、驱动链论组、张紧链论组、导槽系统、导料槽等组成。由料耙刮落下来的物料，落入不断行进的刮板之间。在链条上的刮板在导槽中沿桥梁的长度方向上回转运动将物料刮走，经由导料槽进入地面皮带中。

取料量计算公式：

V－刮板链速；m/s；s－刮板间距（m）；γ－物料容重（t/m3）；u－刮板有效容积（m3）；ρ－充满度系数。

首先要验算的就是取料机的取料能力是否达到要求。依据以上公式，根据经验，先设定刮板大小尺寸、刮板间距。充满度系数根据现场实测得到的经验数据一般取45%。代入公式后，与额定取料能力进行对比。要是达不到取料量要求，可对链速和刮板大小进行调节。

式中：V－刮板链速（m/s）；n－电机转数r/min；i－减速器速比；D－链轮直径（mm）。

最终确定后，链速和刮板大小就是一个定值。链速不宜过快或过慢，根据经验取值适中，这样既能保证物料被取走而且运行平稳。

刮板链负荷拉力的计算

刮板链负荷拉力用来确定刮板驱动功率。刮板链负荷拉力的计算是一个比较复杂的内容。以下将简单介绍刮板链负荷拉力的计算方法。链负荷拉力以下简称链拉力（F）（以具体实例形式）

F=F1+F2+F3

式中：F1—物料对刮板的切割阻力；F2—物料沿刮板方向运动产生的摩擦作用到刮板上的力；F3—刮板链运行的摩擦阻力；

驱动功率的计算

式中：F-链拉力； V-链速

传动效率 η=η1η2η3η4

η1—偶合器效率0.96；η2—减速器效率0.92；η3—链条效率0.83；η4—轴承传动效率0.97；1.2—功率储备系数。

由于物料特性、环境条件（如含水量变化）等因素的影响较多，所以取一个功率储备系数。

三、工作行走和调车

取料机的端梁分为固定端梁和摆动端梁，主要是为了取料机行走的同步性和改善由于轨道不平直或物料阻力等造成的取料机偏斜而设置的。两套端梁上各有一套驱动装置。上部都与桥梁进行连接。固定端梁侧与桥梁采用栓接或焊接结构。摆动端梁侧与桥梁之间是铰接结构。可对微小的不同步进行调节，另外在摆动端梁侧还设有纠偏装置，当出现不同步情况，会给电气控制系统传出一个信号，中控装置会根据程序作出反应，实现两端梁的同步性。驱动形式为变频电机---摆线减速器---离合器---Y系列电机---减速器的传动方式。工作时，由变频电机工作带动整套系统。

根据工艺要求取料量是可以变化的，在刮板链速一定的情况下。产量的调整其实主要取决于工作行走速度。

工作行走速度的计算：

Q－取料量（t/h）；γ－物料容重（t/m3）；S－料堆截面积（m2）。

计算工作行走时的总传动比：

D－车轮直径（m）；n－电机转数。

在计算的过程中，将理论工作行走速度的值设为40Hz时的速度。这样，就有了在35-45Hz的范围内调整的空间。

取料机在取完一堆物料之后，进行换堆作业。进入下一料堆取料。调车时需要速度较快，所以离合器脱开，取消一级减速，由Y系列电机工作带动整套系统行进。

四、料耙系统

料耙系统是由耙架，驱动装置，耙车，卷扬系统等组成。

料耙耙架是由钢板和型钢焊接而成的，有二种结构型式，一种为大料耙，小行程，就是耙架的面积较大，只是比料堆断面稍小一些，由于行程短，所以这种结构的料耙驱动采用的是液压驱动，由一个液压站分别驱动二个液压缸带动耙架往复行走，这种方式目前多用于跨度大，取料能力大的取料机。另外一种为小料耙，大行程的料耙，该结构料耙的面积较小，往复运动的距离较大，需作用到耙车上，通过耙车的驱动行走带动耙架运动。由于物料的粒度，含水量的不同，造成物料的堆积角变化，所以料耙耙架的倾斜角度就要求变化，为此在料耙系统中设置二套卷扬系统，用于改变耙架角度。

料耙系统在设计时有两个要点要考虑：

料耙的角度。料耙的耙料原理是，耙架面向料堆的一侧，每根梁上都布满了很多个圆钢焊成的耙齿。取料机向料堆方向进深一定的距离，料耙同时左右往复运动。耙齿进入料堆的表面，耙落物料。不能错误的认为是料耙把物料刮下至地面。其实，料耙的作用是松动物料。物料用堆料机堆成设定料堆之后，按物料本身的安息角形成固定的料堆。料耙接触的部分最早应该是料堆的底部，底部物料被松动之后，上部物料受重力作用而下落至刮板中。见图2

物料安息角与下落时滑移角之间的关系是：α滑=α安+3°

因此，料耙的角度应设成安息角+3度。角度过小，物料下落慢，导致料耙进深过大，磨损快。角度过大，物料下落过快，引起料堆塌方。

图2

图3

物料湿度。当物料含水量过大时，物料互相粘连，不易下落。为了解决这一实际问题。设计中，我们采用了辅助刮板系统（图3）。这套料耙上的小刮板系统，独立自成体系。刮板设计简单，采用钢板和刮齿的结构。适用于含水量大的物料，在实际应用中已取得较好的效果。

五、桥梁

桥梁是由钢板焊接成的箱型结构件。桥梁作用在二个端梁上，料耙系统跨在桥梁上部，刮板系统吊挂在桥梁下面。从结构上桥梁起到了连接各部件的作用。桥梁的跨度，是桥式刮板取料机的一个主要参数。在已经设定堆料量、物料安息角的前提下，跨度按以下步骤计算：

先求出料堆宽度：

料堆截面积

Q－堆料量（t/h）；γ－物料容重（t/m3）；V－行走速度（m/min）；

α－安息角；L－料堆宽度

跨度一般是料堆宽度+与摆动端梁轨道预留宽度+与固定端梁（地面胶带机）预留宽度

六、自动控制

在自动控制状态下，机械要提出明确的各部件启动顺序，防止产生积料。自动控制下的启动顺序是：启动出料胶带机-启动电缆卷盘-启动刮板输送系统-启动耙车-启动行走端梁。停车顺序与上述相反。

七、其它

轨道系统、检测装置、行走限位等部件在设计中也要遵循常规的理念，满足取料工艺的要求。与主要部件相辅相成，使取料机的作业水平达到理想的状态。

结语

桥式刮板取料机的主要部件设计过程当然不仅限于上述的内容。罗列的各要点是基于常规选型计算基础之上，经过实践检验特别针对于非标产品设计的不容忽视的地方。力求基础和特点两手抓，实现堆取料机在实际应用中有更好的作业效果。

[1]机械设计手册[M].北京：机械工业出版社.

[2]高长明.矿物原料预均化[M].北京：中国建筑事业出版社，1983.