侧式刮板取料机自动工作参数测算

谷浩+杨林

摘 要：因现有的侧式刮板取料机的取料量计算不精确，在实际应用中需要手动调整，因此导致自动化程度的降低。本文根据侧式刮板取料机的工作原理，对料堆逐层分解，利用函数对各个料层参数进行计算，并通过公式推导出3个结论，为无人值守系统改造提供参考。

关键词：侧式刮板取料机；参数测算；取料模式

中图分类号：TD528 文献标识码：A

1.侧式刮板取料机简述

1.1 侧式刮板取料机工作方式

侧式刮板取料是一种针对堆壳法形成料堆的取料设备。侧式刮板取料机的刮板臂随着取料机在轨道方向的移动，沿料堆侧面对物料进行刮取，当遇到限位开关后降低刮板臂并反向移动进行下一层取料，如此往复。

1.2 侧式刮板取料机料堆划分

由取料机工作原理可以得知侧式刮板取料机的取料体积V与下降角度αn、取料机行走速度v存在一定的关系。本文将推导V与αn、v之间的函数关系，并带入具体数据进行测算绘制函数曲线，推导出相应的结论。

1.3 已知条件

根据取料机工作原理将料堆分为n层，划分方式如图1所示。当料堆的材质、颗粒度、料堆高度确定后，参数中料堆宽2R、安息角γ、堆高H为已知数，引垂线L，则可以得到X0、l0、α0及L的数值。而刮板高度a、宽度b、刮板间距m、刮板运行速度vg也可以看做时固定常数。由于取料机行走机构由变频器控制，因此行走速度V与电机工作频率成正比，工作频率范围0～50Hz。

2.计算过程

2.1 刮板间平均容积率的计算

由图1可以看出第n层物料的体积

由取料机工作原理可以得出取料机的取料体积等于T时间内刮板刮下物料的总和，因此得到

其中△T为每个刮板之间的平均容积率。公式（1）与公式（2）相等，因此得到

2.2 各层物料hn、ln、xn的计算

由图1可知以下公式：

由公式（4）可以看出每层下降角度αn决定了hn与xn-1（xn同理）。而α0、l0、x0、β0均可以看做已知数。根据取料机工作原理，取料机工作行走频率为0～50Hz可调，因此可以假定取料机在每层料堆取料时均可以达到0～100%的区间取料能力（吨/小时）可调。取料机刮板悬臂每层的下降最大深度要满足100%的取料能力（平均容积率△T与取料量成正比。因此根据公式（3）可以得到0～50Hz范围内的ln。根据公式（7）与ln可以得出下降角度αn。之后可以根据公式（4）、（7）求出hn与xn。

3.规律及结论

3.1 每层物料各参数变化规律

由取料机工作原理可知，取料机取料能力取决于每层物料刮板的吃料深度hn与行走速度v，当vmax=50Hz时，取料能力完全取决于hn。因此可以提出假设1：假设每层的吃料深度hn为固定值的取料方式。

由于ln随n的增加而增加，而取料能力Ymax为定值，因此随着层数n的增加，每层取料机行走速度vn-max逐渐降低。也就得出了结论1：取料机在假设1的条件下，每层取料机的最大速度vn-max，逐渐降低。也就是说，若考虑裕量问题每层的取料机行走最大频率均小于50Hz。因此若采用手动控制或开环控制，当取料机行走频率大于vn-max且小于50Hz时会出现下游皮带溢料的情况。为了解决这个问题提出假设2：假设每层的取料机行走频率在0～50Hz可调，而取料能力在0～100%可调。

由公式（2）可知当最大取料能力一定时，△T可求。并且结合公式（3）与假设2可以得到ln为固定值，因此可根据公式（6）与公式（7）求出hn与αn，并可得出结论2：取料机在假设2的条件下，每层吃料深度hn逐渐降低。

3.2 两种假设条件下刮板取料模式的差异

由于假设1条件下ln随n增加而增大，假设2条件下ln为恒定值，而两种条件下l1相等（最大吃料深度hmax下取料机行走速度vmax为50hz）。因此针对同一料堆，假设1模式下取料层数n1小于假设2模式下层数n2而两种模式下的每层取料时间T相等。因此得出结论3：同一料堆模式2较模式1耗能高。

结语

根据得出的公式及推导出的结论，就可以实现对堆场进行详细的数字描述，結合设备及现场环境的实际需求就可以此为基础进行侧式刮板取料机无人值守系统的设计，为实现产前预估、产中调整、产后统计提供了数理基础。

参考文献

[1]姜润年，刘旭，刘宇，等.浅析侧式刮板取料机卷扬提升系统[J].科技创新导报，2012（10）：92.

[2]孙洋，刘洪博，董家君，等.顶堆侧取堆取料机取料能力和功率的计算[J].中国新技术新产品，2014（4）：152-152.