一种新型快速定量装车系统平板闸门便捷式滑道设计

陈伟雄 王 磊

1 北部湾防城港码头有限公司 2 武汉开锐海洋起重技术有限公司

1 引言

1.输送皮带机 2.装车楼支架 3.缓冲仓扇形闸门 4.平板闸门 5.摆动式装车溜槽 6.缓冲仓 7.定量仓 8.分煤溜槽图1 装车楼的结构组成示意图

快速定量装车系统(以下简称装车楼)在我国各个煤矿集运点及港口码头广泛使用，可实现煤炭、矿石、粮食等散装物料的快速、自动、定量装车[1]。装车楼主要包含输送皮带机、装车楼支架、缓冲仓扇形闸门、平板闸门、摆动式装车溜槽、缓冲仓、定量仓和分煤溜槽，其主要结构见图1[2]。物料通过装车楼进行装车的工艺为：物料通过后方堆场的皮带机输送到装车楼的缓冲仓，缓冲仓的弧形闸门控制打开4个配料出口，物料通过配料出口输送到定量仓[3]。定量仓是装车楼输入和输出物料重量的计量工具，当输入的物料达到定量仓设定重量后，一方面装车楼会通过关闭上方的弧形闸门来关闭配料出口，使物料不再进入定量仓内；另一方面打开定量仓下的平板闸门，将物料通过装车溜槽卸车装入车厢，从而完成一次定量卸料装车的过程[4]。

平板闸门的主要组成部件为闸板和滑道，其主要功能有2个：配料和卸料。在定量仓的物料未达到额定重量前，闸板一直闭合，定量仓处于配料阶段；在定量仓的配料达到额定重量后，移动打开卸料口，进行卸料。闸板沿滑道滑动的过程中会产生一定的磨损，且滑道的磨损程度远大于闸板，造成滑道在使用过程中需要频繁的进行更换，另由于原有的平板闸门的滑道底座与框架固定在一起，在更换时必须将滑道底座与框架一起拆卸，不仅更换的工艺复杂，同时需要耗费大量的人力物力，给现场的维保工作带来巨大的困难。为解决平板闸门的滑道更换工艺复杂的问题，提出一种新型装车楼平板闸门便捷式滑道的设计方案。

2 改进前平板闸门的滑道更换工艺

改进前平板闸门主要由闸板上限位底座连接件、闸板上限位底座、闸板、闸门本体、滑道底座连接件、滑道连接件、滑道底座和滑道构成(见图2)。滑道底座固结在闸门本体上，滑道通过滑道连接件固定在滑道底座上，闸板则被限制在闸板上限位底座、闸门本体和滑道底座空间内，只能沿着滑道方向滑动。

1.闸板上限位底座连接件 2.闸板上限位底座 3.闸板 4.闸门本体 5.滑道底座连接件 6.滑道连接件 7.滑道底座 8.滑道图2 改进前平板闸门的结构示意图

定量仓下平板闸门的闸板沿着滑道往返开闭运动来实现物料配料、卸料，在定量仓的物料未达到额定重量(约60 t)前，所有的物料重量均堆压在闸板上；在定量仓的重量达到额定重量而需要打开闸板卸料装车后，闸板沿滑道方向滑移并开闸卸料。由于闸板上物料的挤压，闸板和滑道之间相互运动时产生较大的摩擦阻力，该摩擦阻力是造成闸板和滑道快速磨损的主要原因。目前装车楼平板闸门的滑道在使用过程中每隔20 d就需要进行更换。

闸板上部为料仓，下部为溜槽，滑道改进前布置在闸门本体内部，不便于检修和更换，若需更换滑道，其具体的更换工艺为：

(1)启动后方堆场的皮带机，将物料通过皮带输送进入装车溜槽，直至将装车溜槽使用物料填满，便于更换操作人员进入定量仓操作，俗称“填仓”。

(2)操作人员进入定量仓内部，松开滑道底座连接螺栓，使闸门本体与滑道底座分离，从定量仓内部整体取出滑道底座及滑道。

(3)松开滑道连接件，使滑道与滑道底座分离，使用新的滑道替代原有的磨损滑道，连接滑道与滑道底座，最后整体放入定量仓内部，将滑道底座与闸门本体连接，完成此次更换工作。

(4)将填仓的物料经过下料溜槽卸入自卸车内，再转运回到原堆场。

由于在定量仓内部进行滑道更换操作，空间狭小且工作量大，每更换一次滑块至少需耗费6 h，填仓还造成一定的物料损耗，不仅影响整体的装车效率，同时繁琐的更换也给用户带来极大的经济损失。另外，滑块固定在闸门框架内侧，检修人员不能便捷的检查滑道的磨损情况，对于更换的时间不能提前预测，给日常生产和维护带来困难

3 改进后平板闸门的滑道更换工艺

为解决原有平板闸门滑道更换工艺复杂的难题，设计了一种新型平板闸门便捷式滑道，改进后平板闸门主要由闸板上限位底座连接件、闸板上限位底座、闸板、闸门本体、滑道底座连接件、滑道连接件、滑道底座和抽屉式滑道构成(见图3)。

1.闸板上限位底座连接件 2.闸板上限位底座 3.闸板 4.闸门本体 5.滑道底座连接件 6.滑道连接件 7.滑道底座 8.抽屉式滑道图3 改进后平板闸门的结构示意图

主要针对闸门本体、闸板、滑道底座和抽屉式滑道进行改进，内容如下：

(1)原闸门本体框架由壁厚8 mm的C32a槽钢组成，由于港口物料矿石比重较大、冲击力强、粘性大，很容易对框架造成损伤。改进后的闸门本体使用20 mm钢板拼接成型，增加了框架的牢固性，提高了抗冲击能力，避免了矿石等大比重物料对框架冲击造成的损伤；在闸门本体的侧面预留30 mm滑道嵌入预留孔，便于将固定好滑道的底座从两侧推进本体。

(2)闸板上下面增加承载滚轮，避免闸板滑动时上下跳动，使闸板偏离油缸中心线，造成油缸在伸缩过程中由于偏载荷使杠杆断裂，提高了闸门伸缩油缸的使用寿命。

(3)滑道底座增加了滑道安装孔，便于在定量仓的外部能够直接松紧滑道与滑道底座的连接螺栓。

(4)滑道采用抽屉式滑道，由耐磨滑道和滑道抽板组成，耐磨滑道通过螺栓与滑道抽板和滑道底座固定，滑道抽板通过螺栓与闸门本体连接。

改进后的滑道省去了原有的滑道更换需要进入定量仓内进行更换的繁琐工序，只需将抽屉式滑道从闸门本体两侧推出(见图4)，即可对滑道进行更换，其具体的更换工艺为：

(1)松开滑道底座连接件，将抽屉式滑道和滑道底座一起从闸门本体两侧推出。

(2)松开滑道连接件，将滑道与滑道底座分离，使用新的滑道替代原有的磨损滑道。

(3)拧紧滑道连接件，使滑道与滑道底座连接后，将抽屉式滑道和滑道底座一起从闸门本体两侧推入，最后拧紧滑道底座连接件，完成滑道更换工作。

1.闸板上限位底座连接件 2.闸板上限位底座 3.闸板 4.闸门本体 5.滑道底座连接件 6.滑道连接件 7.滑道底座 8.抽屉式滑道图4 抽屉式滑道推出后的结构示意图

4 平板闸门的滑道改进前后效果对比分析

相较于改进前的固定式滑道，抽屉式滑道便于安装、易于检修，同时延长了滑道寿命，增加了本体框架的牢固性。以防城港码头公司煤炭矿石作业部2#装车楼平板闸门的滑道作为分析对象，其改进前后的使用效果对比如下。

(1)更换作业时间缩短，改进前更换固定式的滑道，首先需要填仓，操作人员需进入仓内进行更换作业，每次的更换时间最少需要6 h，如遇到夜晚或交班等紧急情况需要花费的时间更长；改进后的抽屉式滑道不用“填仓”，维保人员不需进入仓体，只需在外部操作即可快速更换滑，更换时间从原来的6 h降至30 min。

(2)使用寿命延长，改进前的固定式的滑道每次更换后的使用寿命为20 d，改进后的闸板上下面增加承载滚轮，能够有效降低闸板与滑道的摩擦系数，从而降低便捷式滑道的磨损，改进后的滑道使用寿命至少在90 d以上。

(3)经济效益提升，改进前的固定式的滑道每次更换前需要先使用皮带机输送物料填仓，更换完成后再将物料输送到后方堆场，填仓过程中产生输送系统的皮带机能耗和物料损耗费用，根据现场统计数据，每次更换皮带机的能耗费用和物料损耗费用约为3万元；而改进后的抽屉式滑道不用“填仓”，节省的更换时间至少可以多装3组火车，能够为作业部带来约15万元的经济效益。

改进前后滑道的更换作业时间、使用寿命和经济效益3个方面的对比数据见表1。

表1 滑道改进前后使用效果对比表

5 结语

装车楼平板闸门的滑道更换工艺复杂、使用寿命短、更换费用高，一直是困扰防城港码头公司煤炭矿石作业部的难题。通过将原有的固定式滑道改进为抽屉式滑道，提高了更换滑道的效率，大幅增加了滑道的使用寿命，有效降低了操作人员更换及检修劳动的强度，并且消除了以往在定量仓内更换及检修的安全隐患，也避免了在填仓过程中的粉尘污染、物料损耗，达到了环保、安全的使用要求，具有重要的工程应用价值。