重型板式给料机设计要点.pdf

?起重运输机械?2008(7)设计!计算?重 型 板 式 给 料 机 设 计 要 点北方重工沈矿集团?苗庆伟?芦丽华?王学民?摘?要:简述了重型板式给料机的应用、结构组成、工作原理及特点;介绍了作者多年来在重型板式给料机设计中总结出来的设计经验和设计要点。关键词:重型板式给料机;原始参数;驱动功率Abstract:This paper briefs application,structure,operation and characteristics of heavy slab feeder?The main de?scription is on the design of the feeder?K eywords:heavy slab feeder;initial parameter;drive power1?概述重型板式给料机是一种短距离转载输送设备,常用于初破系统的给料及仓压工况下的转载作业,主要由驱动装置、主轴装置、链带装置、支承装置、拉紧装置、机架、栏板料斗等部分组成,见图 1。其驱动装置由电机、减速器、联轴器、扭矩杆等组成;主轴装置由驱动轴、驱动链轮、支承星轮、轴承座等组成;链带装置由牵引链轨、承料槽板等组成;支承装置由多排辊轮(或滑轨)组成;拉紧装置由尾轴、改向轮、滑动轴承座、拉杆、复合弹簧等组成;机架由型材组焊而成,是其他装置的载体。该设备的工作原理是驱动装置带动主轴装置旋转,主轴装置上的链轮带动链带装置直线运动,将物料输送到目的地。设备的主要特点是:能承载深仓仓压,变频调速可满载启动,可在 0 25倾角范围内安装使用。2?设计要点2?1?原始参数原始参数由用户或工艺流程设计给定,包括图 1?重型板式给料机结构1?驱动装置?2?主轴装置?3?链带装置4?支承装置?5?拉紧装置?6?机架7?栏板料斗?8?来料仓槽板宽度 B、头尾轮中心距 L、给料能力 Q、物料密度?、安装倾角?、输出料层在 1 h内的平均厚度H、物料粒度 、仓压 G1及流程技术接口详图。2?陈宗舜?制造业信息化与信息编码?工程机械,2002(6):24#293?王三武,吴小兰?PDM 系统中的编码技术研究与应用?现代机械,2004(4):1#34?江征风,吴超华,丁毓峰?面向机械产品的零件分类编码系统 设计?组 合 机床 与 自动 化 加工 技 术,2005(10):99#1045?姚修水?厦工集团三明重型机器有限公司 PDM 编码系统?计算机工业信息与网络,2006(5):34#36作?者:童晓薇地?址:福建省福州市工业路 523号福州大学测试中心邮?编:350002收稿日期:2007-06-18#13#?起重运输机械?2008(7)2?2?主要参数的确定(1)槽板有效宽度Bi=B-0?1(2)装载有效长度Li=L-1(3)链带运行速度V=1?15 Q3 600BiH?(4)主轴装置转速n1=60VZT式中?Z#驱动链轮齿数T#牵引链轨节距,m(5)传动总速比i=nn1式中?n#驱动电机转速,r/m in2?3?驱动功率计算目前我国重型板式给料机方面的资料较少,驱动功率的计算基本采用原苏联别林诺夫著?碎破机、磨矿机、给料机 中的经验公式进行,即N=!VG10212式中?!#物料对输送链带槽板的摩擦系数,取 0?7G#给料机链带上的物料质量,kg1#给料机链带效率,取 0?62#给料机传动效率,取 0?8实际应用中上式不太理想,有时出现电机无法启动,有时出现超过设计工况许多也能正常运行等现象。为此,综合分析上式的物理含义,其运行阻力只有矿石对平板的摩擦阻力,而没有表达其他诸因素如坡度阻力、链带与支承装置摩擦阻力、栏板阻力、仓压阻力及链带僵直、弯曲等阻力对消耗功率的影响,因此计算结果不够准确。结合多年的设计经验,分析了传动链带上的总阻力,也就是驱动链轮应传给链带的圆周力,推导出了现行功率计算方法。2?3?1?运行总阻力 F运行总阻力包括机械运动件自重产生的摩擦阻力、运行物料正压力产生的摩擦阻力、运行物料与固定栏板的摩擦阻力、提升坡度阻力、仓压阻力及由链带僵直、弯曲等产生的附加阻力。(1)运动件摩擦阻力 Fm 支承装置中上下分支支承轮摩擦阻力上下分支支承轮基本在中心距范围内均布,近似看做是在头尾轴中心距范围内的均布载荷,其摩擦阻力就是由自重而产生的回转摩擦阻力。F1=fL(qs+qx)式中?F1#支承装置中上下分支支承轮摩擦阻力qs#上分支支承轮线集度qx#下分支支承轮线集度f#回转辊轮摩擦系数,取值见表 1表 1?摩擦系数 f工作条件链带支承方式辊子支承滑动轴承滚动轴承滑轨支承良好0?06 0?080?020?08 0?10一般0?08 0?100?030?10 0?15不好0?10 0?130?0450?15 0?20%链带自重产生的摩擦阻力链带在头尾轴中心距范围内是均布载荷,由于链带上下分支均由支承辊轮支承,它对支承辊轮的正压力而产生的摩擦阻力就是链带自重产生的摩擦阻力。F2=2f Lqlcos?式中?F2#链带装置自重摩擦阻力ql#链带装置线集度&链带上承载物料重量产生的摩擦阻力将物料在链带上的料层厚度近似看做是一个定值H,那么物料自重作用在链带上的正压力也是均布载荷,而最终这个压力也反映给上支承辊轮,所以F3=f Liqwcos?式中?F3#被输送物料对链带的正压力产生的摩擦阻力Li#物料装载长度qw#装载物料线载荷 料仓压力所产生的摩擦阻力料仓对槽板的压力简称仓压,这个值的大小一般由流程工艺设计给定,最终也是反映到支承#14#?起重运输机械?2008(7)辊轮上,所产生的摩擦阻力为F4=fG1式中?F4#仓压摩擦阻力综合上式Fm=F1+F2+F3+F4(2)物料与栏板的摩擦阻力 FL物料在链带与栏板之间形成一个横截面为矩形的运行料流(见图 2)。由于物料运动的内摩擦对于栏板的摩擦阻力影响很小,可忽略不计。这时物料对栏板某一高度的压强近似于静止液体的压强 p,其表达式为 p=h?,那么沿物料运行方向,物料对单侧栏板在某一高度单位长度的正压力为dF(=pdh=h?dh积分求得H 高度的单位长度总压力 F(为F(=)H0h?dh=12H2?沿高度方向成抛物线分布。两侧压力和 F 为F=2F(=H2?沿装载长度物料对栏板的总压力 F 为F=LiH2?物料与栏板的摩擦阻力即FL=1 000!F=1 000!LiH2?式中?!#物料与栏板的摩擦系数,取 0?5 0?7图 2?物料横截面示意图(3)坡度阻力 FP重型板式给料机倾斜安装而产生运行坡度阻力。支承辊轮属回转件,倾斜安装对它的运行坡度阻力无影响,链带装置由于存在上下分支,跨链轮后可视为上、下分支平衡,倾斜安装对它的运行坡度阻力也无影响。只有上分支承载的物料产生运行坡度阻力,物料坡度阻力数学模型见图3。图中 G=Liqw,所以FP=Liqwsin?式中?G#物料在链带槽板上装载总质量(4)附加阻力 Fj附加阻力是由链轨僵直、拐弯以及链轨与支图 3?物料坡度阻力数学模型承辊之间的滚动摩擦阻力等综合形成,根据国外经验介绍一般取整机机械摩擦阻力的 0?05 0?1倍,即Fj=(0?05 0?1)Fm所以运行总阻力为F=+Fi=Fm+FL+Fp+Fj2?3?2?驱动功率计算PW=kFV102式中?k#功率储备系数,一般取 1?3 1?5#机械效率,取 0?8 0?852?4?驱动装置的合理配置功率计算通式是 P=FV,转矩计算通式是 M=FR。不难看出,当牵引力一定时,功率的大小与运行线速度成正比;转矩的大小只与回转半径成正比,与运行线速度无关。重型板式给料机属于恒转矩设备,也就是当工艺参数给定时,它的运行牵引力理论上是个常数。根据牵引力的大小确定了牵引链轨的型号,驱动链轮节圆随之确定,那么主轴转矩也就恒定,它与运行线速度无关。在这个理论基础上可经济合理地配置驱动装置。2?4?1?减速器的选型部分工程技术人员在选用减速器时,都是以电机功率反推减速器的选型,这是个误区,实践证明对于重型板式给料机而言,这样选出的减速器一般都偏大,非常不经济。合理的选型条件是使减速器输出转矩和负载转矩匹配、输入转速和驱动电机转速匹配。2?4?2?驱动电机的选用电机选用除了根据计算功率,还应尽量使运转基速靠近电机全速时的频率,使电机发挥出最大能力。主要是在功率不变的情况下灵活地配合减速器速比调整电机级数,因重型板式给料机一般都是变频调速,且该设备又属于恒转矩设备,一般来说是用降频调速(但尽量不低于全速时频率#15#?起重运输机械?2008(7)基于故障树方法的起重机起升机构模糊可靠性分析太原科技大学机械电子工程学院?徐格宁?杨?恒?摘?要:针对起重机起升机构在使用中容易出现故障导致作业失控和安全危害,而整个系统的可靠性难以计算的特点,以可靠性理论中的故障树方法为基础,结合模糊理论,推导出模糊概率、系统可靠度的计算公式;结合 A ccess数据库的强大存储能力及便于读取的特点,采用 VC+编程语言开发起重机起升机构参数化可靠性计算软件,既可实现不同起重机起升机构的可靠性计算,又可记录不同起重机起升机构的零部件的失效时间,为相关研究提供宝贵的数据源。关键词:起重机;模糊集;隶属函数;故障树;割集矩阵Abstract:W hile crane hoisting mechanism faults appearing during operation lead to be out of control to the operationand even safe accidents,the reliability of the entire system is considerably difficult to be determined?In response to it,thispaper co mbines fault treemethod and fuzzy theory to derive for mulas ofcalculating fuzzy probability and syste m dependabili?ty?A lso,a program is developed to calculate the reliability of crane hoisting mechanis m using VC+language and AccessDatabase,which can not only be used to work out the reliability ofdifferent crane hoistingmechanisms,but also take recordof parts?failure ti me that is helpful for further research?K eywords:crane;fuzzy set;me mbership function;fault tree;cut setmatrix1?前言起重机械的起升机构是用来起吊物品的装置,其使用非常频繁,相对于起重机的金属结构,起升机构能够维护更换。而更换后,新的零件没有记忆性。但是往往在起重机使用工程中,用户没有及时预测和监督起升机构零部件的损坏情况,使得没有及时更换零部件,造成事故的发生。在以往的可靠性设计中,认为零件的破坏是一个确定的因数,而在计算时,按照一般概率计算方法。随着模糊理论在各行业的运用,人们逐步认识到零件的破坏不是一个确定的概率数值,而是一个过程的模糊数值,这样考虑更符合实际。故障树方法具有方便、直观、准确等优点,尤其是针对某一种特定危险事件,能全面考虑事故发生的原因,所以在可靠性设计计算中得到了广泛运用,尤其与矩阵理论的结合,可更清楚地知晓引起顶事件的割集。本文结合起升机构的实际情况,综合运用上述理论和方法,结合数据库技术,基于 VC+编程语言,开发成功起重机起升机构可靠性计算软件。2?故障树的关联矩阵的形成与化解2?1?故障树关联矩阵的形成故障树的事件(包括顶、中间、底事件)分别为(b1、b2、,bm),把条件与门、或门分解成与门、或门后得到各个逻辑门分别为(k1、k2、,k3),因为故障树关联矩阵是表示各个事件、逻辑的 2/5)。这时还要考虑电机的富余功率和富余输出转矩,若输出转矩富余,频率可调在电机全速时的频率以上;若功率富余很大时,可将频率再调低使用。不管怎样调整,都不能低于负载实用功率和实用转矩。作?者:苗庆伟地?址:辽宁省沈阳市大东区大东路 178号沈矿集团设备制造公司研究所邮?编:110042#16#