翻车机料斗挡板自动调节的设计及应用

李民

摘要：建设绿色码头是港口建设的重要目标。翻控小区作为煤三期卸车线的动力之源，发挥着至关重要的作用。翻车机在使用过程中显现出着些许技术缺陷。本文针对翻车机料斗挡板自动调节的设计及其应用进行了简单论述。

关键词：翻车机料斗挡板;自动调节;设计

0  引言

煤三期翻车机现有给料系统安装有手动操作手拉葫芦上下移动的料斗挡板，用于控制料斗开度，通过调整煤炭的通过截面，控制煤炭流量。

依靠手动葫芦移动料斗挡板存在诸多弊端，对卸车作业、设备运行和环境整治等均会造成影响：①煤种变化需要调整料斗挡板位置时，必须停止卸车作业，且人工操作难以做到精准，需反复调整，影响卸车作业的正常运行。②料斗挡板运行滑道下半部分容易积煤，需定期清理，增加人工劳动强度。若积煤清理不及时，冬季滑道内冻煤会堵塞滑道，无法对挡板进行调整，影响设备的正常运行。③部分煤种料流较快，若料流失控，受限于挡板人工调整的不及时性，会出现物料堵塞洒漏，影响作业环境。

综合考虑以上问题，针对翻车机给料工艺设计安装可自动调节的料斗挡板，拓展作业状态下实时调节料斗挡板位置的料流控制手段。

1  料斗挡板结构设计

原料斗挡板是一块矩形的钢板，通过手动葫芦调节料斗挡板在滑道内上下滑动达到调节料流的目的。矩形挡板须在料斗内无料时方可滑动。为减轻挡板在料斗内有料时滑动的阻力，故将挡板结构由矩形改为叉状。

2  料斗挡板传动设计

通过相关数据，料斗挡板板厚δ=12mm，挡板面积为S=4m2，铁板密度ρ=7850kg/m3，滑道倾斜角θ=60°。挡板和滑道间（即钢与钢之间）的滑动摩擦系数μ=0.15，重力加速度g=9.8N/kg，挡板运动的速度v=0.2m/s，挡板加速的时间t=2s。计算得出：

料斗挡板的质量m

m=ρV板=7850×（4×0.012）=376.8kg

料斗挡板的动摩擦力f

f=μmgcosθ=0.15×376.8×9.8×cos60°=276.9N

料斗挡板沿斜面的重力分力G斜

G斜=Mg×sinθ=3197.8N

料斗挡板克服重力的提升力F提

F提=G斜+f=3197.8+276.9=3474.7N

料斗挡板运行的加速度a

a=v/t=0.2/2=0.1m/s2

料斗挡板启动加速受力F加

F加=ma=376.8×0.1=37.68N

料斗挡板提升最终受力F终

F终= F提+F加=3512.38N

根据料斗挡板最终受力F终，参考齿轮齿条选型资料最终选择齿轮齿数z=17，模数M模=8的齿轮齿条传动。

计算料斗挡板提升所需要的最大扭矩T

T= F终×R节= F终×（z×M模×0.5×10-3）

=3512.38×17×8×0.5×10-3=238.84N·m。

根据最大扭矩T，选择合适现场的摆线针减速机，并完成安装。如图1所示。

3  料斗挡板工艺设计

煤三期翻车作业时规定料流应控制在4500t/h以内，正常翻堆作业时，皮带流量通常稳定在3500t/h-4500t/h。为使得流量均匀，无较大波动，正常翻堆作业时各个上层斗的振动给料器电机频率通常稳定在一个固定值（35-48Hz）保持不变。通过皮带秤和料位反馈信号来调节料斗挡板的开度，将料流量控制在一个较为稳定的数值。

4  料斗挡板自动实现

利用三相异步电机的正反转来实现料斗挡板的上下移动，利用SS4 S7-400 PLC控制料斗挡板电机动作，電机行走位置限位信号反馈到PLC的输入模块。为实现料位值、挡板位置信号、挡板动作命令等信号的传递，编程时利用了S7-400 PLC的系统功能块SFB12（发送）、SFB13（接收）以及S7-300 PLC的系统功能块FB14（接收）、FB15（发送）。

以操作台控制CD1 1#斗挡板电机向上运行命令为例，其信号传递过程为：在操作台WINCC上位界面点击“1#挡板向上”按钮    CD1 PLC的DB300.DBX24.1置“1”   SS4 PLC的DB300.DBX24.1置“1”     SS4 PLC的输出Q11.4置“1”      CD1 1#挡板向上动作。图3所示为本项目开发的CD1底层料斗挡板WINCC上位控制画面。

5  项目完成数据对比

项目完成后，基本实现了翻车机料斗自动、均匀、平滑给料的目的。翻车作业时各料斗振动给料器电机的工作频率更接近其额定频率，并且作业过程中电机频率波动不大，这对提高振动给料器电机的使用寿命大有裨益。可自动调节料斗挡板的应用，使得料流失控时调节挡板无需再停机，项目实施后因调整挡板位置造成的翻车作业停机时间为零，也大幅提升了翻卸作业效率。

项目实施前后两台翻车机给料器电机频率和相对应BF皮带流量对应关系对比分别如表1、表2所示。

由表中数据得知，CD1翻车机正常作业时BF1皮带流量的波动由200-300t/h降到了100-150t/h，最大降幅达66.7%。CD2翻车机正常作业时BF2皮带流量的波动由200-300t/h降到了90-180t/h，最大降幅达66.7%。

参考文献：

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