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淺談通用型埋刮板輸送機的設計

該文對埋刮板輸送機的輸送原理、設計步驟、主要技術參數的確定以及設計中必須注意的幾個問題進行了簡述。

埋刮板輸送機廣泛適用于港口、糧庫、油脂、面粉、酒精、釀造、飼料、化工等行業多種散裝物料的輸送,是一種在封閉殼體內借助運動著的刮板鏈條,利用散狀物料的內摩擦力和側壓力特性來輸送粉狀、小顆粒及小塊狀等散狀物料的連續輸送設備。可以水平、傾斜和垂直輸送,在運行時,刮板鏈條被埋在物料之中,故稱為埋刮板輸送機。
根據多年從事輸送設備設計配套工作的經驗,認為在通用型埋刮板輸送機設計中有一些問題必須引起注意,以下從設計的過程來簡述應該注意的問題。
1.埋刮板輸送原理及特點的認知
散狀物料具有內摩擦力和側壓力等特性。在水平輸送時,物料受到刮板鏈條在運動方向的推力及物料自身重力的作用,物料層之間產生了內摩擦力,當料層間的內摩擦力大于物料與槽壁間的外摩擦力時,物料就隨同刮板鏈條形成連續整體的物料流而被輸送。在料層高度與機槽寬度之比值一定的條件時,料流是穩定的。垂直輸送時,主要依賴于物料所具有的起拱特性,封閉的機槽內的物料在受到刮板鏈條在運動方向上的推力時,產生橫向側壓力,當橫向側壓力而產生的內摩擦力及下部不斷給料所產生的對上部物料的推移力大于物料與槽壁間的外摩擦力和物料自身的重力時,物料就隨同刮板鏈條向上輸送。由于刮板鏈條在運動中有振動,有些物料的料拱遭到破壞,形成物料相對刮板鏈條的滯后現象,因而物料速度低于鏈條速度。
埋刮板輸送機主要由封閉的殼體(機槽)、刮板鏈條、驅動裝置及張緊裝置等部件構成。具有結構簡單、體積小、密閉性好、安裝維修比較方便;工藝布置較為靈活,既可水平輸送,又能傾斜或垂直輸送,可以多點加料,也可以多點卸料;由于殼體是密閉的,因此在輸送易揚塵、有毒、易燃易爆、高溫的物料時,對改善工作條件,防止環境污染有突出的優點。
2.選型、基本設計和計算
2.1.首先應了解被輸送物料的基本特性,確認選用埋刮板輸送機來輸送物料的可行性。
埋刮板輸送機與物料性能關系較大,通常對被輸送的物料有以下要求:
①物料堆積密度ρ<1.8t/m3,對于垂直輸送,推薦ρ<1.0t/m3。
②物料的粘結性要求用手捏成團后仍能松散。
③物料粒度要求見表1。
表1適用的物料粒度
輸送方式易碎物料不易碎物料
適宜的粒度最大粒度(≤10%)適宜的粒度最大粒度(≤10%)
水平輸送<B/20<B/10<B/40<B/20
垂直輸送<B/30<B/15<B/60<B/30
注:表中B為機槽的有效寬度,mm。
④一般機型的適用溫度應小于100℃,對于溫度較高、有毒易爆、磨琢性大、腐蝕性強、塊度過大、???????壓縮性過大、粘性大、流動性特強、特別堅硬、易碎而避免在輸送過程中被破碎的特殊物料一般不宜選用或采用相應的特殊機型。
⑤埋刮板輸送機應用較為廣泛,可以輸送物料的種類有近千種,如:小麥、大豆、玉米、菜籽、米、糠、淀粉、谷物粉、麥芽、谷物殼、木片、鋸末、水泥、粘土粉、黃砂、石英砂、碎煤、煤粉、碳黑等等。
2.2.埋刮板輸送機布置形式的選擇
根據進料口和出料口的位置,選擇合理的埋刮板輸送機布置形式,確定埋刮板輸送機的長度和傾角,同時應滿足不同布置形式單臺設備長度的限制和要求。
2.3.主要技術參數的確定(包括機槽寬度、承載機槽高度、刮板鏈條的速度及安裝傾角等)
根據產量要求計算選型,確定具體機型寬度、承載機槽的高度、刮板鏈條的速度。
計算公式:Q0=3600*B*H*ν*η
Q0——計算輸送量,m3/h;
B——機槽寬度,m;
H——承載機槽高度,m;
ν——刮板鏈條的速度,m/s;
η——輸送效率,%;
同時要求計算所得的Q0值滿足Q0≥Qmax
式中Qmax——使用要求的最大輸送量,m3/h;
①機槽寬度、承載機槽的高度是結合物料的粒度特性和產量要求來進行選擇。
②刮板鏈條的運行速度應根據物料特性、輸送原理、結構特點、功率消耗、使用壽命和工藝要求來選定范圍,一般刮板鏈條的速度選用范圍為0.08—1.00m/s之間。對于懸浮性、磨損性比較大的物料(如磷礦粉、水泥、石英砂等)和對破碎率有一定要求的物料(如大米、造粒尿素等),建議選取較低的運行速度;對于谷物類(如小麥、玉米、大豆等)和輕物料類(如木片、竹片、鋸末等),建議選取較高的運行速度;對于其它物料,一般刮板鏈條的運行速度選取在0.2—0.25m/s之間。
③輸送效率的選擇主要與物料特性有關,但也要考慮刮板鏈條速度、刮板鏈條型式、機槽尺寸和使用條件、傾斜系數等因素的影響。
2.4.輸送鏈條和刮板的選擇
根據輸送長度和產量要求,選擇合適的刮板鏈條來進行張力計算,校核鏈條的許用載荷,選擇合適的節距、鏈條的結構形式、鏈板的寬度和厚度,并計算刮板鏈條的長度。刮板鏈條是埋刮板輸送機中的主要的工作部件,物料的輸送效果與其型式有較大的關系,它是埋刮板輸送機的承載構件。鏈條的選取主要根據輸送鏈條的最大張力,同時也應考慮物料的性能,譬如粉塵狀物料不宜采用滾子鏈,而易產生浮鏈的物料應優先采用滾子鏈。刮板型式的選取主要根據物料的性能,同時亦受到輸送機本身結構的限制。輸送一般物料,可選用結構簡單的型式;輸送粘附性較大的物料,也宜選用結構較簡單的型式,以減少物料在刮板上的粘附,便于卸料和清掃;對于懸浮性、流動性大的物料應選用結構較復雜的刮板型式;輸送密度大的物料和大的機槽寬度時,應選用有斜撐的刮板型式來保證刮板的強度和剛性;輸送糧食時,為降低其破碎率,提高刮板的耐磨性,減少質量和降低噪聲,可采用工程塑料制成的刮板;在水平輸送堆積密度大,且大粒度所占比例高和含水率較高的細粉狀或粉塵狀物料及輸送機太長,會出現“卡料”,由此往往會使刮板鏈條浮于物料之上,即“浮鏈”現象,可將刮板與鏈條運行相反方向傾斜70°—80°焊接在鏈條上,使運動阻力產生向下壓的垂直分力,以便刮板鏈條緊貼槽底運行,避免“浮鏈”現象。
2.5.驅動裝置及電動機功率的計算選擇
電動機功率的計算確定,應根據刮板鏈條的速度、驅動輪的圓周力、驅動裝置的傳動效率和電機功率備用系數的計算功率P0,而電動機的額定功率PM≥P0。
2.6.埋刮板輸送機頭部、尾部、加料段、中間段、進料口出料口的選擇確定主要依據機型的結構、現場的布置形式和位置及實際可操作性來確定。
3.設計完善階段
在完成上面的基本數據設計計算和部件選擇后,可以繪制出總的裝配施工圖,但要做出比較嚴謹的設計方案和圖紙,必須要確定埋刮板輸送機在實際使用中的一些具體的問題,才能完成較為理想的設計方案。
3.1.安裝位置對設計的影響:譬如埋刮板輸送機安裝在室外或室內,當露天布置時,需在埋刮板輸送機頭部驅動裝置處,采取防雨措施,以防止電動機受潮,各接口應密合,以防止雨水滲入機槽中;若置于地坑中時,應注意地坑的防水、排水、照明措施,并應留出適當的位置以便清理及檢修;結合現場的實際安裝情況設計合理的安裝支架、檢修通道或平臺、安裝基礎及固定方式等。
3.2.埋刮板輸送機的通用設計驅動裝置不設機械安全保護措施,只采用電動機過電流保護裝置,以防設備過載或故障,而電氣控制部分一般由選用單位自行設計,所以在設計時應考慮設備的監測保護裝置(如防堵傳感器、速度監控、失速及斷鏈保護裝置、軸溫度感知器等)。
3.3.標準件和零部件的選購:①應盡量選用常用的、市場上容易買到的,減少采購成本和更換時的貨源問題;②應盡量選用專業廠家生產的,產品質量穩定,提高設備的運行壽命。
3.4.成本意識:埋刮板輸送機的成本因素主要包括制造成本及外購件成本。當前埋刮板輸送機的價格競爭十分激烈,在保證產品質量的前提下,降低成本十分重要,一個優秀的設計師在設計中必須充分考慮到這一點。
4.設計后期
埋刮板輸送機的理論研究,已有近百年的歷史,國內外眾多人士做了大量工作,使其設計更具有科學性,但至今仍有些方面存在不足之處,設計計算方法還不統一,一些重要的參數仍須依據經驗選取,使用中還有不少問題有待解決。因此一個新產品設計方案成功后,總結工作十分必要。從該設備在工廠內的制造,到設備的現場安裝、調試、運行及維修,設計者都應該身體力行,并聽取制造、安裝工人師傅的意見及建議,尊重業主、專家的意見,對設計加以改進,總結出一套行之有效的設計方法和經驗。只有這樣,才能使設備結構更趨合理,性能更趨完善。

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