液压卸料平台结构优化设计.pdf

2023年第3期中图分类号：TQ172.6文献标志码：B文章编号：1007-0389（2023）03-32-02【DOI】10.13697/ki.32-1449/tu.2023.03.010液压卸料平台结构优化设计吴滨滨，曹鲲（中国中材国际工程股份有限公司（南京），江苏 南京 211100）0前言液压卸料平台是一种现代化的物料卸载设备，作为水泥厂运输矿石、石膏、原煤的非自卸车辆卸料的装置，使用液压柱塞泵作驱动装置，通过和钢平台连接的两级伸缩套筒摆动液压缸，举升钢平台和水平面成一定斜度进行卸料，卸车效率高,负载能力可达 7580 t。设置链条保护装置，平台升降安全可靠，省时省力，极大减轻了劳动强度。1现有液压卸料平台存在的问题分析在以往项目中卸料平台设计通常采用单液压缸支撑形式，钢平台通过滑动轴承座与基础连接可实现钢平台绕轴的转动，在离两侧轴承座中心6 m处设置一台液压缸通过销轴与钢平台底部连接，可为钢平台提供驱动力，举升钢平台进行升降。钢平台尾部设置机械挡板，为卸料车停靠在钢平台上提供支撑，挡板通过销轴与钢平台连接，设置可锁紧拉杆装置对挡板手动进行固定，挡板工作时与钢平台的角度为45，当有自卸车需进行卸料时，可手动调整挡板收起，与钢平台平行，使车可以到达尾部，贴近料斗进行卸料。钢平台机械挡板中置液压缸图1液压卸料平台结构但是通过项目现场的一些使用反馈，反映出现有的设计存在一些问题，如：（1）当斜料车没有正好停稳在平台中线时，卸料车与钢平台的重心偏离液压缸中心，物料倾卸的过程中容易引起平台的晃动，存在着安全隐患。并且为了减少钢平台抖动的情况，司机可能需重复倒车多次，直到停稳在中心时才进行卸料，极大降低了卸料效率；（2）卸料车在倒车停靠过程中，由于掌握不好距离，车轮与挡板经常出现硬碰撞，从而产生冲击载荷，使滑动轴承与平台连接处时常出现断裂现象；（3）机械挡板自重偏重，由于业主的需求对于挡板需要经常进行升降，通过调节拉杆长度来控制挡板升降费时费力。2设计优化方案2.1液压缸布置形式优化为了提高系统卸车的稳定性，对卸料钢平台的结构进行重新设计，举升油缸由单缸改为双缸，对称布置于平台底部两侧，见图2。为此，对于卸料能力为75 t的平台，油缸的负载以及尾部滑动轴承的受力需要重新进行受力分析并计算。2600400016501650700图2双液压缸布置形式以某巴基斯坦项目为例，此卸料平台规格尺寸为10 m4 m0.7 m，载重75 t，自重22 t，根据业主提供车型，两侧轮内侧离距 1 160 mm，轮外侧距离204800mm，内侧距离 1 240 mm，位于平台底部两侧的液压缸中心距设计为206000mm，液压缸支撑点为600000mm，考虑载荷系数1.2，液压缸和轴承座受力分析如下：当料车停放平台正中位置，此时料车中心线与平台中心线重合，则平台受力见图3。由于负载(含车重)为 G1=7510 kN=750 kN，平台本身重 G2=2210kN=220kN，结合车型资料，代入下式解方程组：生产技术吴滨滨，等：液压卸料平台结构优化设计-322023年第3期10000420060006008G87.0423310fTAA82.4992FyfFYFxfFx11906051.787.5008400BB图3卸料平台受力分析示意图Tsin+0.2Tcos-0.2Fx-Fy=GTcos-0.2Tsin-Fx+0.2Fy=0Tcos 6 000-Gcos 4 200-0.2Tsin 6 000+0.2Tcos310+Tsin310=0，解得：T=Gcos4 200/(cos6000+sin310-0.2sin6000+0.2cos310)Fx=(5.2Tcos-G)/5.2Fy=(5.2Tsin-5G)/5.2当料车中心线偏离平台中心700 mm时，这时增加一个侧倾力矩，平台受力见图4。G1fFyfFxFxFy图4平台受力分析示意图同理解得 Fy=G1700/3 600。通过上述的计算，得到的结果如图5所示，由此，可计算得单个液压缸的最大载荷以及单边轴承座的最大受力。通过载荷计算，对液压缸及轴承座规格，地脚螺栓进行选型。在此巴基斯坦项目中选用HT250/200活塞支撑式单作用两级缸，总行程4 091 mm,最大推力42 t。选用液压控制系统由液压泵站、液压阀、油箱、油温表、压力表、过滤器、液压回路及控制元件组成，主要液压阀件、密封件可保证在长期运转过程中不发生漏油，具有动作互锁功能，系统配有液压锁以便在断电或液压管破裂的情况下，液压缸能自锁，此自锁机构自动解锁，本液压卸料平台可任意高度启停，系统在断电时可以手动泄压装置放下平台。10T=T/2+T2030400330340350360370380390400角度/（）载荷/kN图5液压缸载荷参数2.2钢平台结构优化（1）针对滑动轴承与平台连接处时出现断裂现象，对此，采用型钢代替原焊接钢板，并进行了强度校核，增大了挡板与平台连接处的刚性，从而满足挡板承受车轮碰撞的冲击。同时对于平台底部的刚性梁，增强了平台整体刚性，保证了平台的可靠性。（2）针对业主对挡板的需求将机械挡板改进为液压挡板，该设计中挡板升降通过两个液压油缸驱动实现，分别布置与挡板两侧，挡板升降的方向控制通过电液方向控制阀实现，挡板升降速度通过双单向节流阀实现，挡板上升或下降到位后，通过液压锁锁定位置。此液压挡板结构即可满足业主的使用需求，同时提高了卸料平台的自动化程度，通过远程即可对车轮挡板进行控制，见图6，挡板初始位置为水平状态，油缸从初始位置将其顶起，下腔供油，直到挡板与水平面成45，此时可开始卸料，卸料车倒车至挡板位置时，油缸上腔供油，油缸拉住挡板。当卸车工作完成时，卸料车退出平台，油缸下腔卸油，挡板返回至初始水平位置。非工作状态时位置工作状态时位置图6液压车挡（下转第62页）生产技术吴滨滨，等：液压卸料平台结构优化设计-332023年第3期入，可以抑制烟囱SO2排放超标事故发生，但无机类危废进入原料磨系统后，由于原料磨内温度较低（入磨温度2500，出磨温度1000），无法将硫裂解析出，硫含量过高的危废随生料进入均化库。但均化库内积存的生料入窑后，经过预热器系统达到6000后大量可燃硫被析出，致使窑尾烟囱SO2排放超标，由于均化库库存物料一般在12万t，所以生产排放控制将处于被动状态。因此在危废无机物入磨的硫含量管控上，需严谨提前检测。一般入磨无机物料全硫应控制在2%以下，且需要根据硫含量和产废工艺的调查确定每日上限处置量，以免造成生产SO2排放超标事故发生。4.2通过模拟试验对生产物料、入磨危废NOx、SO2检测预判断管控方法由于协同处置城市生活垃圾和危废的水泥企业，进厂物料品种多且波动无规律等，给进厂原物料、危废检测工作增加了很大难度。我公司根据近年来危废处置对环保排放控制经验，采取模拟煅烧试验对入窑、入磨物料NOx、SO2检测预判断管控。检测方法：将取回的原物料，按制样方法进行烘干、破碎、筛分、混匀、缩分、打磨等步骤后，过0.20mm方孔筛，处理好的样品。称取1000g，精确至0.10g，置于瓷蒸发皿中，提前将高温炉温度设置到6000，将已称量好的样品放入高温炉预先灼烧120min。手持式烟气分析仪探针插入高温炉后端预留排气烟囱孔内，设定好仪器检测程序，即开始对样品中氮氧化物、二氧化硫、一氧化碳等有害气体进行监测。检测过程中有害气体浓度会随时间逐渐呈上升趋势，到达峰值后逐渐下降，检测结果以每项有害成分的最高值为基准，整个过程一般在580min。此方法便携、快速、易操作性强，对生产管控有较强的指导性。可及时预判原物料在预热器5006000时，未经过脱硝氨水反应直接由窑尾烟囱排出的气体，是否存在一定量的NOx、SO2含量，检测各项物料在6000低温以下所挥发出来气体浓度是否在可控范围内。NOx（mg/m3）检测结果判断和参照：一般石灰石、砂岩 1000mg/m3以内，黏土 3000mg/m3以内，铁粉2000mg/m3以内。出磨、入窑生料3000mg/m3以内，高出此范围需排查物料变化情况或是否有其他杂质。SO2（mg/m3）检测结果判断和参照：由于手持式分析仪采样管在检测过程中处于常温未加热状态SO2检测值会略有偏低，一般原物料在6000时SO2不会裂解出来，检测值均在500mg/m3范围内。此检测方法主要针对原物料中的可燃硫在低温环境下就能裂解出来的物料快速预判，如出现数值在2000mg/m3以上，就需对此种物料进行下一步的全硫、三氧化硫的复测。以免引起硫排放超标环保事故发生。注意事项：由于此类检测方法采取的是高温炉内模拟窑系统预热器6000状态下物料气体挥发情况，检测温度6000，检测前需对物料有初步判断，严禁检测有毒、高热值、易燃易爆等物料。5结语随着水泥行业竞争日趋加剧及协同处置项目的增多，越来越多低品位原燃料、工业大宗固废、危废等进入水泥窑焚烧，水泥行业减排将日趋严峻。本文分析了水泥厂硫的来源、硫的各种化合物的物理化学特性、SO2超标原因以及在生产中快捷、简易的管控试验方法，为水泥厂硫的达标排放提供参考。参考文献1 李斌.石灰石中硫的赋存状态与预热器环境中SO2的释放及捕集过程研究D.华南理工大学，2018.2 林宗虎，徐通模.实用锅炉手册（第二版）M.化学工业出版社，2009.（收稿日期：2023-02-24）3结语液压卸料平台是一种当前应用比较广泛、发展良好的、可在几分钟内将几十吨散装物料快速卸载的设备，液压卸车平台的研制、开发虽然在一定程度上得到了成熟发展，但是有些地方还需要完善和改进。在本优化设计中,通过对现存问题的分析，提出液压卸料平台通过采用双液压缸的形式，并对车挡与平台之间连接处结构进行优化，将机械车挡改进为液压车挡，增强了系统的稳定性，提高了设备安全性能和实用性能，进一步提高了生产效率，真正实现了散料卸车装置安全、自动、快速高效卸车的目的。参考文献1 成大先.液压设计手册M.北京：化学工业出版社，2008.2 雷天觉.液压工程手册M.北京：机械工业出版社，1990.3 何存兴.液压元件M.北京：机械工业出版社，1982.（编辑：于欢）（收稿日期：2023-04-17）（上接第33页）资源环保叶 雷，等：水泥窑协同处置二氧化硫排放超标原因及管控-62