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內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)專題論文
熟料鏈板輸送機(jī)的設(shè)計(jì)
高 軍
（內(nèi)蒙古科技大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院）
摘要：熟料入庫(kù)鏈板輸送機(jī)的正確設(shè)計(jì)是其良好運(yùn)轉(zhuǎn)的前提條件。本文扼要地介紹熟料鏈板輸送機(jī)的類型、特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，對(duì)其主要工藝和結(jié)構(gòu)參量等進(jìn)行了較詳細(xì)的分析探討。
關(guān)鍵詞：輸送機(jī)；輸送量；輸送速度；喂料方式
Design of clinker drag chain conveyor
Gao Jun
(Inner Mongolia University of Science & Technology Mechanical Engineering School)
Abstract：It is the precondition of stable running that design clinker drag chain conveyor correctly. Type and characteristics of clinker drag chain conveyor are introduced briedfly, and on base of that, aiming at the main process and structure parameter are analysed and dicnssed in detail.
key words：conveyor；convey quantity；convey speed；feeding method
0 引言
水泥生產(chǎn)過(guò)程中，回轉(zhuǎn)窯熟料經(jīng)冷卻機(jī)冷卻后一般都送入熟料庫(kù)儲(chǔ)存，以消除生產(chǎn)的不均衡性以及熟料溫度、組分的變化影響。鑒于熟料具有較強(qiáng)的磨琢性，加之熟料溫度雖經(jīng)冷卻仍有可能較高等因素，熟料入庫(kù)均采用鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)。
熟料鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)的正確設(shè)計(jì)是其良好運(yùn)轉(zhuǎn)的前提條件，本文對(duì)入庫(kù)熟料鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)的類型、特點(diǎn)及設(shè)計(jì)作一扼要介紹。
1 類型及特點(diǎn)
1.1 裙板輸送機(jī)
裙板輸送機(jī)根據(jù)輸送槽的結(jié)構(gòu)大致分為普通盤式輸送機(jī)、帶橫擋板盤式輸送機(jī)及轉(zhuǎn)動(dòng)盤式輸送機(jī)。
普通盤式輸送機(jī)其輸送槽由鋼板經(jīng)沖壓焊接而成，底板及側(cè)板均具足夠的強(qiáng)度和剛度，保證負(fù)載時(shí)不變形。輸送槽之間相互搭接但并不接觸，形成連續(xù)輸送表面；搭接量需滿足輸送槽經(jīng)過(guò)頭、尾輪時(shí)仍有重疊，不張口；輸送槽之間的間隙應(yīng)滿足輸送機(jī)經(jīng)過(guò)彎弧時(shí)不相互擠碰。
普通盤式輸送機(jī)用于傾斜輸送時(shí)，其傾角大小與被輸送物料的堆積角有關(guān)(一般比堆積角小5°)，對(duì)輸送熟料而言輸送傾角可達(dá)28°。
為了適應(yīng)較大的輸送傾角，在輸送槽內(nèi)可增設(shè)橫擋板。一般地，當(dāng)輸送傾角＜35°，每隔一節(jié)距設(shè)置一塊擋板；當(dāng)35°≤輸送傾角﹤45°，每個(gè)節(jié)距設(shè)置一塊擋板。擋板與輸送槽之間一般采用機(jī)械連接，以便于更換。
普通盤式輸送機(jī)可以有多個(gè)喂料點(diǎn)，但只能有一個(gè)卸料點(diǎn)。為了在頭、尾輪之間實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)卸料，通過(guò)軌道道岔使輸送槽承載輪改向、輸送槽繞定軸轉(zhuǎn)動(dòng)而實(shí)現(xiàn)卸料目的，這就是轉(zhuǎn)動(dòng)盤式輸送機(jī)工作的基本原理。轉(zhuǎn)動(dòng)盤式輸送機(jī)的輸送槽無(wú)論在上軌道還是下軌道均是開(kāi)口朝上的，故上下兩層可同時(shí)進(jìn)行不同的喂料和卸料作業(yè)，布置靈活。
轉(zhuǎn)動(dòng)盤式輸送機(jī)頭尾輪結(jié)構(gòu)與其它輸送機(jī)不同，其卸料處采用的是特殊軌道結(jié)構(gòu)，因而這類輸送機(jī)用于中途需要兩個(gè)以上卸料點(diǎn)時(shí)優(yōu)勢(shì)才比較明顯。例如多個(gè)熟料庫(kù)庫(kù)頂布料及水泥磨磨頭倉(cāng)喂料等場(chǎng)合。轉(zhuǎn)動(dòng)盤式輸送機(jī)一般水平布置。
1.2 斗式輸送機(jī)
由于空間的限制或工藝布置緊湊的需要，在更大傾角情形下，必須采用斗式輸送機(jī)。在喂料區(qū)斗子唇邊相互搭接形成連續(xù)輸送面，不漏料。輸送傾角增大時(shí)，斗子有效利用率急劇下降。同樣輸送量時(shí)，傾角增大其所需斗子規(guī)格要增大，相應(yīng)運(yùn)行部件重量增加。因此，這類輸送機(jī)的輸送傾角≤60°，較經(jīng)濟(jì)的傾角是45°。此外，由于每個(gè)斗子均是相對(duì)獨(dú)立、敞口的容器，這類輸送機(jī)還特別適用于輸送粉塵量大的物料。例如鋼鐵廠用于輸送燒結(jié)返礦。
熟料鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)的類型及特點(diǎn)詳見(jiàn)表1。
表1 熟料鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)的類型及特點(diǎn)
類 型
傾角范圍(°)
輸送速度()
最大輸送量（）
特 點(diǎn)
裙板
輸送機(jī)
普通型
≤28
～0.3
～1000
結(jié)構(gòu)堅(jiān)固，耐磨損，耐高溫，維修方便，可靠性高，但運(yùn)行部件自重大，初始
投資相對(duì)較高。
帶擋板型
28～45
～700
轉(zhuǎn)盤型
0
～450
斗 式 輸 送 機(jī)
～60
～400
2 設(shè)計(jì)計(jì)算
2.1 工藝與結(jié)構(gòu)參量的確定
2.1.1 輸送量
輸送量是確定輸送機(jī)規(guī)格的重要參量。輸送量一般根據(jù)工藝要求確定，實(shí)際生產(chǎn)中鏈板輸送機(jī)喂料形式大致有非控制和控制兩種。
(1)非控制喂料方式。這種喂料方式的喂料量不是均衡的，而是波動(dòng)的且無(wú)法加以控制。輸送設(shè)備能力的選擇必須滿足最大輸送量的需要。對(duì)于回轉(zhuǎn)窯冷卻機(jī)至熟料庫(kù)之間的熟料輸送機(jī)，由于回轉(zhuǎn)窯在生產(chǎn)過(guò)程中有掉窯皮、沖料的可能，故輸送機(jī)的理論輸送量應(yīng)為窯額定產(chǎn)量的1.5～2倍(窯規(guī)格大時(shí)取小值，反之取大值)。
采用這種計(jì)算方法，盡管可以避免窯峰值負(fù)荷時(shí)輸送機(jī)發(fā)生過(guò)載的可能，但在正常生產(chǎn)過(guò)程中，由于發(fā)生掉窯皮或沖料的概率相對(duì)較低，因此勢(shì)必造成輸送機(jī)在大部分工作時(shí)間內(nèi)僅以其理論輸送能力的50%～67%狀態(tài)工作，導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)部件磨損的無(wú)謂增加。對(duì)此，采用調(diào)速電動(dòng)機(jī)是一個(gè)較好的解決方案。即在窯峰值負(fù)荷時(shí)，采用高速輸送；窯正常負(fù)荷時(shí)，采用低速輸送。這樣可使輸送機(jī)在大部分運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間內(nèi)，以低速、滿負(fù)荷狀態(tài)工作，降低運(yùn)動(dòng)部件的磨損和沖擊載荷，延長(zhǎng)鏈條、滾輪等的使用壽命。常用的調(diào)速方法有采用變頻電動(dòng)機(jī)的無(wú)級(jí)調(diào)速和變極多速電動(dòng)機(jī)的有級(jí)調(diào)速。
(2)控制喂料方式。這種喂料方式的喂料量能夠調(diào)節(jié)和控制，此時(shí)輸送機(jī)的理論輸送量按需要值計(jì)算即可，例如來(lái)自熟料庫(kù)庫(kù)底卸料裝置的熟料。
2.1.2 輸送速度
輸送速度是選擇輸送機(jī)規(guī)格的另一重要參量。同樣的輸送量可以有不同的速度。輸送速度高意味著可選用較小規(guī)格的輸送機(jī)，意味著減少運(yùn)行部件的重量，同時(shí)還意味著可選用較小速比的減速器。此外，提高輸送速度，可降低鏈條中的張力，可選用較小破斷載荷的鏈條。但輸送速度高會(huì)帶來(lái)運(yùn)動(dòng)部件(鏈條、鏈輪、滾輪等)磨損及動(dòng)載荷增加等負(fù)面作用，這是制約輸送速度提高的根本原因。因此輸送速度必須綜合考慮。對(duì)熟料鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)而言，輸送速度不宜超過(guò)0.3 m/s。
2.1.3 傾角
傾角大小反映輸送機(jī)工藝布置的緊湊程度。傾角對(duì)輸送機(jī)的填充率影響較大，常用傾角系數(shù)表示。傾角系數(shù)除與傾角直接有關(guān)外，還與運(yùn)行部件的結(jié)構(gòu)(如節(jié)距、側(cè)板擋邊高度、擋板間距、斗高等)有關(guān)。當(dāng)傾角大于60°時(shí)，傾角系數(shù)很小以至工程設(shè)計(jì)中不再考慮這種布置形式。
2.1.4 輸送機(jī)規(guī)格
輸送機(jī)規(guī)格以底板(或斗子)的寬度表示。每一寬度有幾種側(cè)板(或斗子)高度，以適應(yīng)不同的輸送量的要求。高度增加，傾角系數(shù)提高。底板(或斗子)寬度除滿足輸送量要求外，還與上游喂料設(shè)備的規(guī)格有關(guān)(如冷卻機(jī))，應(yīng)當(dāng)注意兩者之間的匹配，滿足寬度方向布料的均勻性。底板擋邊(或斗子)高度的選擇必須滿足布料容易、運(yùn)行部件運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定、彎弧段不干涉及物料易于卸空等要求。在滿足輸送量的情況下，優(yōu)先選用小寬度、大高度的輸送機(jī)。
熟料輸送機(jī)規(guī)格與窯產(chǎn)量的大致關(guān)系見(jiàn)表2。
表2 熟料輸送機(jī)規(guī)格與窯產(chǎn)量的關(guān)系
窯產(chǎn)量
（）
輸送機(jī)規(guī)格
寬度（）
理論輸送量
（）
60～1000
500～630
50～80
10～2000
630～800
80～150
20～4000
800～1000
150～270
40～6000
100～1200
270～380
2.1.5 鏈條與鏈輪
鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)牽引鏈條一般為套筒滾子鏈或鍛鏈。輸送機(jī)規(guī)格超過(guò)630 mm時(shí)，采用雙鏈，630 mm以下，可采用單鏈。鏈條的參數(shù)主要是節(jié)距和破斷載荷。常用的鏈條節(jié)距為250mm和315mm，根據(jù)鏈條實(shí)際所受的最大張力，再考慮一定的安全系數(shù)，選擇破斷載荷合適的鏈條。
齒數(shù)一般采用奇數(shù)齒，為提高鏈輪的壽命，常采用雙切齒。鏈輪齒數(shù)與承受的載荷、輸送速度、運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性等有關(guān)。在輸送速度、節(jié)距不變的情況下，齒數(shù)愈多，鏈輪轉(zhuǎn)速愈低，輪齒單位時(shí)間內(nèi)的嚙合次數(shù)愈少。輪齒愈厚，鏈輪壽命愈長(zhǎng)，但鏈輪軸所受扭矩增大，并須選用較大速比的減速器。
2.1.6 逆止器與制動(dòng)器
逆止器與制動(dòng)器的作用不盡相同。逆止器是為防倒轉(zhuǎn)而設(shè)置的；制動(dòng)器是為減速和保持停止?fàn)顟B(tài)而設(shè)置的。對(duì)逆止器而言，當(dāng)系統(tǒng)重新啟動(dòng)后，逆止自動(dòng)減除；對(duì)制動(dòng)器而言，只有當(dāng)制動(dòng)人工消除后，輸送機(jī)方可繼續(xù)運(yùn)行。
傾斜向上輸送時(shí)，若由于突然停電或緊急停車，輸送機(jī)可慣性停車，故一般不需設(shè)置制動(dòng)器，但由于承載段仍存有物料，輸送機(jī)會(huì)逆轉(zhuǎn)，導(dǎo)致飛車事故，故需設(shè)置逆止器。
2.2 計(jì)算
2.2.1 計(jì)算步驟
根據(jù)理論輸送量、輸送速度、傾角大小確定輸送機(jī)的類型及規(guī)格；再根據(jù)輸送機(jī)的工藝布置(主要是輸送機(jī)頭尾輪水平投影長(zhǎng)度和輸送高度)，計(jì)算所需的功率和牽引鏈條張力，選擇具有一定安全系數(shù)的鏈條，配置傳動(dòng)系統(tǒng)。
2.2.2 功率的計(jì)算
鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)的動(dòng)力消耗在：提升物料至要求高度所需的動(dòng)力、克服空載運(yùn)動(dòng)阻力、克服頭尾輪轉(zhuǎn)動(dòng)阻力、克服運(yùn)行部件振動(dòng)、彎曲(彎弧段、頭尾輪處)以及空氣阻力等。
在設(shè)計(jì)中可采用下式簡(jiǎn)易公式計(jì)算功率。只有當(dāng)據(jù)此公式計(jì)算選擇的電動(dòng)機(jī)或減速器面臨跳檔時(shí)，為慎重起見(jiàn)，再采用逐點(diǎn)張力法進(jìn)行校核。
式中：—理論輸送量，；
—送高度，；
—頭尾輪水平投影長(zhǎng)度，；
—輸送速度，；
—運(yùn)行部件單位長(zhǎng)度重量，；
—阻力系數(shù)(與承載滾輪的結(jié)構(gòu)形式有關(guān)，一般在0.04～0.06)；
—考慮頭尾輪、彎弧段阻力、空氣阻力對(duì)功率的影響，一般在1～3 kW。
有了功率，可很方便地選擇電動(dòng)機(jī)及減速器，并計(jì)算出牽引鏈條的最大張力。
3 結(jié)語(yǔ)
以上是熟料鏈板輸送機(jī)設(shè)計(jì)中主要的工藝和結(jié)構(gòu)參量確定的一般原則，實(shí)際設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)根據(jù)具體情況加以選擇，以滿足工況要求。
參 考 文 獻(xiàn)
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