多流程皮带机高精度提升型导料槽设计

张 程

秦皇岛港股份有限公司第九港务分公司

1 引言

某煤炭码头取装线皮带机的导料槽系统主要集中在BJ线上，BJ皮带机是取装作业的中转皮带机，上接5条BQ线，下转4条BM线，作业工况较为复杂(见图1)。每条BJ皮带机上分布着5个落料点，由伸缩头对位，由于设计缺陷，BJ导料槽存在着以下缺点：洒落煤严重；结构下沉，挡皮安装困难；密封较差，扬尘洒落；软性挡皮不耐磨，更换频繁。

图1 皮带机布置图

通过对问题溯源分析发现：在异线配煤大流量作业时，同一条皮带上会有2个作业导料槽，同时皮带还将经过3个非作业导料槽。此时，煤流会与导料槽边缘的挡皮发生刮碰而洒出，不但加速了挡皮磨损，严重时还会导致挡皮松动掉落，引发设备故障。

针对此问题，提出解决方案：恢复导料槽提升功能，在非作业流程时，将导料槽提升至不与皮带接触的位置，解决洒落煤问题，同时降低密封挡皮磨损率与设备故障率。

2 高精度提升型导料槽设计

2.1 可行性分析

BJ导料槽在设计时具备提升功能，原导料槽4角有4根电动推杆顶升导料槽，为方便更换挡皮维修，只有手动功能，无法实现随流程自动升降。

但原设计无法实现4角同步升降，导料槽经常卡滞在半空，因此，自投产起，电动推杆提升功能就被废除。

多执行机构的同步运行在液压系统中应用比较成熟，为此，使用液压系统为新的提升动力系统，并以此为基础，设计整套液压系统。

2.2 液压系统的设计与计算

2.2.1 油缸选型与计算

导料槽总重量为4 428 kg，平均分配到4角油缸上，每根油缸承重为1 107 kg，中低压液压系统就可以满足顶升需求。初步选定的油缸内外径尺寸为36 mm和63 mm，计算油缸无杆腔压力约为3.6 MPa。考虑液压管路压力损失及积煤等因素，确定系统压力为4 MPa。

提升高度约150 mm，根据设计手册，油缸的行程要在250 mm以上，安装高度应该大于900 mm，油缸上下铰点的距离范围应在650～1 150 mm之间，以此条件，结合现有备件，最终选定油缸型号为36/63-380。

2.2.2 液压系统设计

每个转接塔安装1台液压站，单个转接塔有4个导料槽，每个导料槽需4根油缸来支撑，则每个液压站的执行机构数量为16，对应的换向阀数量为4。

导料槽提升动作的时间t为10 s左右，总提升行程S=100 mm，计算单缸的瞬时流量为：

(1)

式中，R为油缸内径。由于作业流程规则，同一个转接塔的导料槽不会出现同时提升的情况，因此，依据单个导料槽提升需求计算系统所需的最大流量为：

Qmax=4Q≈7.6 L/min

(2)

故选用液压泵型号为丹尼逊SDV10，流量8.5 L/min，系统所用电磁阀最大流量60 L/min，均满足使用要求。

2.2.3 同步性实现方案

为保证4台油缸动作的同步性，设计了4条同步液压马达构成的速度同步回路，采用4个轴刚性连接的等排量双向液压马达作为流量分流装置。当某一路电磁阀处于工作状态时，液压泵输出的压力油进入等排量的4个双向液压马达，然后进入油缸下腔，4个油缸同步上升。系统原理图见图2。同步马达的型号为UD 4.5/4TV，此同步马达单片排量为4.5 mL，并带有超压保护和补油功能。

图2 同步提升液压控制回路

2.3 软硬限位保护

对导料槽提升和下降的限位，将原有的机械开关更换为电气接近开关。接近开关无需与运动部件进行接触，具有动作可靠、性能稳定、频率响应快、应用寿命长、抗干扰能力强等优点，并具有防水、防震、耐腐蚀等特点。

为提升系统可靠性，在电气限位之外，又增加了一层可调机械硬限位，结合液压溢流阀使用。当上升或下降超过预定范围触碰硬限位时，溢流阀超压溢流，液压系统卸荷，动作停止。实际安装时，硬限位的范围比软限位稍大，正常情况下硬限位不起作用，软限位失效时，硬限位作为系统的最后保护。

2.4 导料槽密封改造

原有导料槽与皮带的接触面采用软性挡皮密封，这种形式密封差、强度低、不耐磨，且当升起的导料槽下降时，软性挡皮无法自动回位，会导致偏移、堆积等问题。因此，需要对导料槽密封机构进行改造。

使用双层防溢裙板替换原有的导料槽挡皮，防溢裙板的材质为聚氨酯，耐磨性强，密封性能优异。防溢裙板的直板紧贴导料槽侧面，底部与皮带接触，防止物料外溢；裙边外翻，可在一定角度内旋转，靠橡胶板的弹力，自动跟踪皮带，始终与皮带保持紧密接触(见图3)。这种双层硬质设计，符合提升导料槽使用要求，同时能有效防止物料洒落。

1.压板 2.角铝 3.二道护帘 4.防溢裙板 5.输送带图3 防溢裙板安装示意图

3 结语

改造完成后的导料槽实现了自动升降，当上游BQ伸缩头对位到相应的BJ下料斗时导料槽落下，其余情况下导料槽升起。改造完成后，BJ沿线洒落量减少了70%以上。由于非作业流程下导料槽升起，防溢裙板不与皮带接触摩擦，大大降低了裙板的磨损率，再加上聚氨酯材质裙板本身的耐磨性，全新防溢裙板的使用寿命预计在5年以上。高精度提升型导料槽的应用，有效消除了导料槽下沉及大量洒落煤带来的安全隐患，具有较好的环保效益，对港口类似设备的改造具有借鉴意义。