门式刮板取料机的设计要点

孙　洋　刘洪博（.大连华锐重工集团股份有限公司，辽宁 大连 6000；.北方重工装卸设备制造分公司，辽宁 沈阳 0000）

门式刮板取料机的设计要点

孙洋1刘洪博2
（1.大连华锐重工集团股份有限公司，辽宁 大连 116000；2.北方重工装卸设备制造分公司，辽宁 沈阳 110000）

摘要：门式刮板取料机在许多领域都是很有用的，因门架式构造，它特别适用于在仓库内作业。本文介绍和分析了门式刮板取料机设计中的一些常见结构和设计要点。

关键词：门架；刮板取料系统；端梁走行；取料俯仰

堆取料机的特性在设计中受所堆存物料的性质、数量、可提供的堆存面积、要求的装卸生产能力和现场气候条件的影响。不断增加的合理化要求越来越多地希望使用全自动化的设备，以满足堆存要求。受此影响，刮板取料机不断得到改进和发展，到今天它已代表着通用和经济的解决办法。在很多生产厂表现出其可靠性和维修少的优势，使这种机型越来越多地在有蓬和无蓬的堆场使用。

图 1

门式刮板取料机的设计相当简单，其跨度为可越过建筑物的总宽度，其在料堆外侧地面两条轨道上运行，只需要一条取料带式输送机。在设计刮板取料机时可以通过合理确定刮板链的尺寸、形状和材质，以及合理设计刮板梯形来克服输送设备常见的缺点。

门式刮板取料机主要由以下几部分组成：

1-门架钢结构；

2-刮板取料系统；

3-端梁走行机构；

4-取料俯仰系统；

5-物料转载系统。

在刮板取料机设计时，首先要计算刮板机的取料能力。而刮板的取料能力与刮板的链速、刮板尺寸和刮板之间的填充率有关。刮板的链速一般在0.56~0.7m/s；刮板尺寸的宽高比一般为5：1；刮板间的填充率在40%~60%；（和物料参数有关）然后确定轨距。因为设备要跨过料堆，所以轨距一定要大于料堆截面宽。考虑到设备调车时刮板取料系统不能和料堆干涉，还要留出刮板取料系统在调车时所需的空间尺寸。物料的输出是通过与刮板取料机配套的地面胶带机来实现的，这样就要给皮带机和物料转载系统留出一定的空间。刮板取料系统的下俯角度一般不超过6度为宜，上仰角度只要越过料堆即可。

（1）门架钢结构

门架作为取料机主要承载构件，结构形状受到料堆截面的影响。门架钢结构分为箱型梁和桁架梁，它们实现的功能都是一样的，主要是对取料系统起承载作用，也起到对端梁走行机构的固定和走行的同步。当在相对位置的任一运行机构超前或落后时，门架的复位力将强迫它们同步运行。

图2

图3

图4

（内部均布力）

（2）刮板取料系统

门式刮板取料机可以装有1~3个刮板取料系统，其中根据取料能力可以设计1~2个主刮板取料系统，根据轨距可以设计一个辅助刮板取料系统。刮板取料系统由驱动链轮组、张紧链轮组、驱动装置、刮板臂架、刮板、链条和张紧装置组成。刮板臂架由最初的板梁、桁架结构发展到今天的薄壁钢管结构。在选型上，刮板臂可以简化为一端铰支（与门架铰接侧），另一端（钢丝绳铰点）简支，并外悬一段的带悬臂的简支梁，受力分析可以如下简化：

张紧链轮组——集中载荷P；

链条、刮板、自重——均布载荷q；

其它作用力，按上述两种载荷调整。

依据相关受静载荷梁的内力及变位计算公式（机械设计手册）：

始终是一个基本定值，因此上述几个公式都可以转化成对m或L以及（m+L）的关系式，调整后可以发现，C点变形量和臂长的3次方存在一定的正比关系，而上述数据每相邻两挡比值70%~80%。

钢管惯性矩I

由于壁厚δ远小于钢管直径D，则可以近似认为I值与钢管外径的2次方成一定正比关系，均按照10mm壁厚钢管外径计算，标准钢管每相邻两档比值也是70%~80%，同时提高惯性矩I采用加大直径要比增加壁厚显著得多。

作为刮板臂，受钢丝绳牵引，为有效降低钢丝绳拉力，应考虑尽可能降低刮板臂重量。由于取料能力导致受力不同，还需要综合考虑选取钢管直径。

在一定取料能力范围内时，建议臂长40m选用1020mm管，50m选用1220mm管，55m选用1420mm管，60m选用1620mm管，65m选用1820mm管。

链条在门式刮板取料机产品中的节距以315mm，400mm，500mm为主。链条因刮板臂俯仰的存在，需要考虑臂架上仰时链条及刮板自重产生的下滑分力，因而链条的破断载荷应相对较大，同时考虑刮板链重量，应尽可能降低链条重量。两者只能通过提高链板等的许用应力获得平衡。目前门式刮板取料机常用免维护链条。该结构是在链条外侧设置密封滚轮，滚轮在导槽内运行，而外置滚轮紧受链板和刮板的重量，滚轮不与链轮接触，避免了滚轮的变形，这样链条真正成为一个纯滚动结构。与链轮接触部分即使产生变形也不影响链条的滚动。

（GB/T1243-1997）

p—链条节距。再根据计算的分度圆直径设计合适的刮板臂，并计算出驱动减速器的速比。

图1所示门式取料机装有一个主取料系统和一个辅取料系统。主系统总在工作并喂料给取料胶带机。它越过料堆顶部，但为伸到门架之外。主取料系统约为总堆存容积的80%~90%，其余则由辅助取料系统挖掘。在主系统完成其工作之后，辅助系统才开始将其余的物料喂给主系统。两个取料系统均铰接在门座上，驱动装置布置在料堆截面之外。

取料系统铰接可使每条取料臂的各点走圆弧，将辅助刮板系统固定在一铰接杆上，此杆保证了辅助取料系统的末端与主取料系统所走的圆弧平行运行。当料堆受支撑墙所限时，沿墙到地面运行时辅助取料系统靠此导向。

刮板设计为折线型，上法兰与链条用螺栓固定，并在底部和侧面切削部位装有耐磨衬板。在刮板侧的切削位置装有耐磨齿，用来连续地耙松物料从而减少磨损。为了将水平载荷直接传递到悬臂上并减少磨损和阻力，刮板上装有附加的挡轮。各种物料的特殊搬运性能不影响刮板取料机的作业。采用适当规格的驱动元件和一定形状的刮板，即使湿度大的石灰石、粘土、结硬的盐、板结的化肥、湿的煤、干燥的矿砂等物料，也不影响刮板取料机的作业。

刮板链条的张紧采用手动液压张紧弹簧复位。刮板链张紧设在刮板臂前端的改向链轮上，采用手动液压泵站的张紧形式。通过液压缸的伸缩来保证链条的正常张紧。张紧链轮采用光轮结构，与轮毂成一体结构，内部装有轴承以减小摩擦。

（1）端梁走行机构

端梁走行机构分固定端和摆动端。靠近主取料系统的为固定端梁。端梁走行机构自带驱动，设计考虑了电机的同步运行。在固定端的运行机构装有水平导向轮，使门架与其轨道成直角的位置。固定端与门架通过高强螺栓刚性连接。远离主取料系统的端梁为摆动端，摆动端与门架铰接，这样有助于取料机在工作中所产生的内力有效的释放。摆动端梁一般没有导向轮，车轮常采用宽踏面双轮缘结构。在摆动端设置防偏移装置作为补充的安全机构，其通过接近开关来实现。

（2）取料俯仰机构

门式刮板取料机取料系统的变幅是通过钢丝绳卷扬实现的，过钢丝绳的收放带动取料系统进行俯仰。钢丝绳卷筒安装在辅助钢结构的平台上，通过定滑轮的数量来控制钢丝绳的单绳拉力。（一般不超过12t）动滑轮安装在俯仰吊架上，吊架铰接在取料臂的1/3处。（靠近张紧端）在钢丝绳卷筒端要设置旋转编码器来记忆钢丝绳的收放长度。钢丝绳分单绳和双绳双联结构，这要根据轨距和取料能力由设计人员来定。双绳双联结构目的是一根钢丝绳断裂时另一根钢丝绳可以保证正常拉住刮板臂。

（3）物料转载系统

物料转载系统是将刮板所取到的物料规则地转到地面输送胶带机上，将物料转运出去。针对物料的特性需要设防堵料开关，内壁在物料能接触和冲击的部位要铺设衬板。为了减少物料对地面输送皮带的冲击，在物料转载的漏斗口下面设置吊挂缓冲托辊装置。从而保证物料顺利转运出去

门式刮板取料机有多种标准取料规格，并且可用在室内是很好的环保型散料转运设备。它结构简单、空间结构紧凑、自动化程度高设备制造成本低。在钢铁、水泥、煤炭、港口等行业得到很好的应用。目前跨度20m~73.4m，取料能力100m3/h~5000m3/h的刮板取料机已经实现。

参考文献

[1]德国输送技术出版公司.刘宝静，译.散状物料的混匀与堆取[M].北京：中国铁道出版社，2003.

[2]张质文.起重机械设计手册[M].北京：中国铁道出版社，2013.

[3]斗轮堆取料机[M].北京：化学工业出版社，2007.

中图分类号：TD528

文献标识码：A