闫学明

河北港口集团港口机械有限公司

1 引言

带式输送机是一种散装物料输送设备。由于带式输送机系统的任何一个节点发生故障都会造成全线停机,因此在生产运行过程中对设备系统的可靠性有很高的要求。转接塔溜槽作为物料转运、分流的重要节点,对生产效率的影响很大[1]。

在装卸作业过程中,经常发生转接塔溜槽局部或整体堵塞,导致皮带运行不稳定、沿线物料洒漏等问题。转接塔溜槽的内部空间狭窄,一旦堵塞疏通会非常困难,且内部衬板损坏后更换作业效率低并具有一定危险性。为解决上述问题,拟对现有溜槽进行改造,实现溜槽的模块化拆装,改善转接塔溜槽的维修条件,提高港口溜槽维修效率。

2 溜槽改进方案

2.1 溜槽改进总体要求

2.1.1 整体结构要求

根据现场情况,设计一种可拆卸模块式溜槽,包括溜槽框架、模块化母板、把手、锁紧装置和若干耐磨衬板,改造位置为皮带机尾部侧的溜槽壁的垂直部分,不改变物料原来通过方向,适用于现有的所有转接塔溜槽结构。

2.1.2 通用技术要求

改进后溜槽应具有耐磨抗震、结构强度高、维护成本低、排料畅通、易拆卸等特点,且不会在溜槽内增加堵料风险,可将密闭空间变为敞开维修空间,能够降低维修作业的风险等级,便于漏斗内部维修作业的开展及维修物料的运送,可缩短辅助作业时间和维修作业时间。

2.1.3 现场安装要求

在安装和维修过程中,不能造成主体钢结构损坏,不影响其他设备更换,便于后期维护;选择合适的改造点位,便于现场人员改造安装。

2.2 溜槽模块化结构

以某公司皮带机转接塔溜槽为例,设计了一种实用化模块化溜槽,其结构见图1。该溜槽由角钢与T型钢焊接形成框架、模块化母板、拆装把手及锁紧装置等组成,在母板内侧由螺栓连接耐磨衬板。

1.框架 2.模块化母板 3.锁紧环 4.锁紧块 5.把手 6.衬板(置于内侧)图1 模块化溜槽结构图

现场巡检人员发现某块衬板出现损坏时,无需维修人员进入溜槽内部,只需拆下相应母板锁紧块,即可拆下损坏衬板进行更换。

作业过程中,当溜槽出现局部堵塞时,通过溜槽观察门确定堵塞位置,同样拆下相应母板,无需人员进入溜槽就可以开展清料作业,极大提高了清料作业的安全性。

2.3 计算与校核

2.3.1 载荷分析

作业时,皮带机转接塔溜槽受到物料冲击力,框架主体为主要受力部件。根据皮带机实际运行参数,最大运量4 400 t/h,带速4.4 m/s,物料比重约1.35 kg/m3,物料经抛料滚筒进入溜槽,假设物料运行速度不变,依据动量定理,计算得到溜槽框架受到作业冲击力约为5 377 N,考虑到瞬时作业速度增加,为保证安全运行,增加安全系数1.1,溜槽框架受到最大冲击力约为5 915 N。

2.3.2 有限元分析

将由角钢与T型钢焊接形成框架作为一个整体,物料冲击载荷施加于框架上,对溜槽框架主体所受冲击力进行分析。基于SolidWorks Simulation的应力分析结果可以看出,最大主应力28.86 MPa,小于Q235的屈服强度,最大变形为2.62 mm,溜槽结构满足使用要求。

2.3.3 螺栓连接强度校核

分析耐磨衬板与模块化母板螺栓连接强度是否满足要求[2]。溜槽垂直于水平面布置,螺栓在水平方向除了受预紧力外,没有其他外力影响。螺栓在竖直方向受耐磨衬板重力剪切,现场使用螺栓为4颗M10X50普通螺栓,最大抗剪切力约为13.4 kN,而耐磨衬板重力约220 N,远小于螺栓抗剪切力,螺栓连接强度满足要求。

3 结语

改造完成后,设备运行平稳,更换衬板与清料作业等所需时间明显缩短,达到了预期效果。实践表明,改造后的溜槽具有两个方面优点:衬板易于从溜槽上取下,便于设备维修,可缩短设备维修的时间;单片母板与衬板组合质量轻,单人便可装卸,从而强化维修工作的安全性。