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浅谈通用型埋刮板输送机的设计

该文对埋刮板输送机的输送原理、设计步骤、主要技术参数的确定以及设计中必须注意的几个问题进行了简述。

埋刮板输送机广泛适用于港口、粮库、油脂、面粉、酒精、酿造、饲料、化工等行业多种散装物料的输送,是一种在封闭壳体内借助运动着的刮板链条,利用散状物料的内摩擦力和侧压力特性来输送粉状、小颗粒及小块状等散状物料的连续输送设备。可以水平、倾斜和垂直输送,在运行时,刮板链条被埋在物料之中,故称为埋刮板输送机。
根据多年从事输送设备设计配套工作的经验,认为在通用型埋刮板输送机设计中有一些问题必须引起注意,以下从设计的过程来简述应该注意的问题。
1.埋刮板输送原理及特点的认知
散状物料具有内摩擦力和侧压力等特性。在水平输送时,物料受到刮板链条在运动方向的推力及物料自身重力的作用,物料层之间产生了内摩擦力,当料层间的内摩擦力大于物料与槽壁间的外摩擦力时,物料就随同刮板链条形成连续整体的物料流而被输送。在料层高度与机槽宽度之比值一定的条件时,料流是稳定的。垂直输送时,主要依赖于物料所具有的起拱特性,封闭的机槽内的物料在受到刮板链条在运动方向上的推力时,产生横向侧压力,当横向侧压力而产生的内摩擦力及下部不断给料所产生的对上部物料的推移力大于物料与槽壁间的外摩擦力和物料自身的重力时,物料就随同刮板链条向上输送。由于刮板链条在运动中有振动,有些物料的料拱遭到破坏,形成物料相对刮板链条的滞后现象,因而物料速度低于链条速度。
埋刮板输送机主要由封闭的壳体(机槽)、刮板链条、驱动装置及张紧装置等部件构成。具有结构简单、体积小、密闭性好、安装维修比较方便;工艺布置较为灵活,既可水平输送,又能倾斜或垂直输送,可以多点加料,也可以多点卸料;由于壳体是密闭的,因此在输送易扬尘、有毒、易燃易爆、高温的物料时,对改善工作条件,防止环境污染有突出的优点。
2.选型、基本设计和计算
2.1.首先应了解被输送物料的基本特性,确认选用埋刮板输送机来输送物料的可行性。
埋刮板输送机与物料性能关系较大,通常对被输送的物料有以下要求:
①物料堆积密度ρ<1.8t/m3,对于垂直输送,推荐ρ<1.0t/m3。
②物料的粘结性要求用手捏成团后仍能松散。
③物料粒度要求见表1。
表1适用的物料粒度
输送方式易碎物料不易碎物料
适宜的粒度最大粒度(≤10%)适宜的粒度最大粒度(≤10%)
水平输送<B/20<B/10<B/40<B/20
垂直输送<B/30<B/15<B/60<B/30
注:表中B为机槽的有效宽度,mm。
④一般机型的适用温度应小于100℃,对于温度较高、有毒易爆、磨琢性大、腐蚀性强、块度过大、???????压缩性过大、粘性大、流动性特强、特别坚硬、易碎而避免在输送过程中被破碎的特殊物料一般不宜选用或采用相应的特殊机型。
⑤埋刮板输送机应用较为广泛,可以输送物料的种类有近千种,如:小麦、大豆、玉米、菜籽、米、糠、淀粉、谷物粉、麦芽、谷物壳、木片、锯末、水泥、粘土粉、黄砂、石英砂、碎煤、煤粉、碳黑等等。
2.2.埋刮板输送机布置形式的选择
根据进料口和出料口的位置,选择合理的埋刮板输送机布置形式,确定埋刮板输送机的长度和倾角,同时应满足不同布置形式单台设备长度的限制和要求。
2.3.主要技术参数的确定(包括机槽宽度、承载机槽高度、刮板链条的速度及安装倾角等)
根据产量要求计算选型,确定具体机型宽度、承载机槽的高度、刮板链条的速度。
计算公式:Q0=3600*B*H*ν*η
Q0——计算输送量,m3/h;
B——机槽宽度,m;
H——承载机槽高度,m;
ν——刮板链条的速度,m/s;
η——输送效率,%;
同时要求计算所得的Q0值满足Q0≥Qmax
式中Qmax——使用要求的最大输送量,m3/h;
①机槽宽度、承载机槽的高度是结合物料的粒度特性和产量要求来进行选择。
②刮板链条的运行速度应根据物料特性、输送原理、结构特点、功率消耗、使用寿命和工艺要求来选定范围,一般刮板链条的速度选用范围为0.08—1.00m/s之间。对于悬浮性、磨损性比较大的物料(如磷矿粉、水泥、石英砂等)和对破碎率有一定要求的物料(如大米、造粒尿素等),建议选取较低的运行速度;对于谷物类(如小麦、玉米、大豆等)和轻物料类(如木片、竹片、锯末等),建议选取较高的运行速度;对于其它物料,一般刮板链条的运行速度选取在0.2—0.25m/s之间。
③输送效率的选择主要与物料特性有关,但也要考虑刮板链条速度、刮板链条型式、机槽尺寸和使用条件、倾斜系数等因素的影响。
2.4.输送链条和刮板的选择
根据输送长度和产量要求,选择合适的刮板链条来进行张力计算,校核链条的许用载荷,选择合适的节距、链条的结构形式、链板的宽度和厚度,并计算刮板链条的长度。刮板链条是埋刮板输送机中的主要的工作部件,物料的输送效果与其型式有较大的关系,它是埋刮板输送机的承载构件。链条的选取主要根据输送链条的最大张力,同时也应考虑物料的性能,譬如粉尘状物料不宜采用滚子链,而易产生浮链的物料应优先采用滚子链。刮板型式的选取主要根据物料的性能,同时亦受到输送机本身结构的限制。输送一般物料,可选用结构简单的型式;输送粘附性较大的物料,也宜选用结构较简单的型式,以减少物料在刮板上的粘附,便于卸料和清扫;对于悬浮性、流动性大的物料应选用结构较复杂的刮板型式;输送密度大的物料和大的机槽宽度时,应选用有斜撑的刮板型式来保证刮板的强度和刚性;输送粮食时,为降低其破碎率,提高刮板的耐磨性,减少质量和降低噪声,可采用工程塑料制成的刮板;在水平输送堆积密度大,且大粒度所占比例高和含水率较高的细粉状或粉尘状物料及输送机太长,会出现“卡料”,由此往往会使刮板链条浮于物料之上,即“浮链”现象,可将刮板与链条运行相反方向倾斜70°—80°焊接在链条上,使运动阻力产生向下压的垂直分力,以便刮板链条紧贴槽底运行,避免“浮链”现象。
2.5.驱动装置及电动机功率的计算选择
电动机功率的计算确定,应根据刮板链条的速度、驱动轮的圆周力、驱动装置的传动效率和电机功率备用系数的计算功率P0,而电动机的额定功率PM≥P0。
2.6.埋刮板输送机头部、尾部、加料段、中间段、进料口出料口的选择确定主要依据机型的结构、现场的布置形式和位置及实际可操作性来确定。
3.设计完善阶段
在完成上面的基本数据设计计算和部件选择后,可以绘制出总的装配施工图,但要做出比较严谨的设计方案和图纸,必须要确定埋刮板输送机在实际使用中的一些具体的问题,才能完成较为理想的设计方案。
3.1.安装位置对设计的影响:譬如埋刮板输送机安装在室外或室内,当露天布置时,需在埋刮板输送机头部驱动装置处,采取防雨措施,以防止电动机受潮,各接口应密合,以防止雨水渗入机槽中;若置于地坑中时,应注意地坑的防水、排水、照明措施,并应留出适当的位置以便清理及检修;结合现场的实际安装情况设计合理的安装支架、检修通道或平台、安装基础及固定方式等。
3.2.埋刮板输送机的通用设计驱动装置不设机械安全保护措施,只采用电动机过电流保护装置,以防设备过载或故障,而电气控制部分一般由选用单位自行设计,所以在设计时应考虑设备的监测保护装置(如防堵传感器、速度监控、失速及断链保护装置、轴温度感知器等)。
3.3.标准件和零部件的选购:①应尽量选用常用的、市场上容易买到的,减少采购成本和更换时的货源问题;②应尽量选用专业厂家生产的,产品质量稳定,提高设备的运行寿命。
3.4.成本意识:埋刮板输送机的成本因素主要包括制造成本及外购件成本。当前埋刮板输送机的价格竞争十分激烈,在保证产品质量的前提下,降低成本十分重要,一个优秀的设计师在设计中必须充分考虑到这一点。
4.设计后期
埋刮板输送机的理论研究,已有近百年的历史,国内外众多人士做了大量工作,使其设计更具有科学性,但至今仍有些方面存在不足之处,设计计算方法还不统一,一些重要的参数仍须依据经验选取,使用中还有不少问题有待解决。因此一个新产品设计方案成功后,总结工作十分必要。从该设备在工厂内的制造,到设备的现场安装、调试、运行及维修,设计者都应该身体力行,并听取制造、安装工人师傅的意见及建议,尊重业主、专家的意见,对设计加以改进,总结出一套行之有效的设计方法和经验。只有这样,才能使设备结构更趋合理,性能更趋完善。

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