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|新型移动式堆料机的设计仿真及应用


孙远韬 骆礼福 吴 丹 潘松胜 张 氢
0 概述堆料机是将散状物料（如煤炭、矿石、化工原料）在均化过程中按某种堆料方法连续堆成料堆的设备 。 随着中国社会、经济、文化以及工业技术的迅速发展 ， 堆料机系统日益广泛地应用于大型火力发电厂的煤炭运输系统、大型粮食储备基地及粮食转运码头的运输系统、散状物料( 水泥、沙子等) 的大型储藏基地和运输系统以及大中型的煤炭、矿石码头等地 。 为了节省堆场空间 ， 往往需要将物料堆放得尽可能高 ， 内河码头场内堆料工艺方案分为：1）轨道式堆料机 ， 设备特点是需要在堆场制作基础并铺设钢轨 ， 设备投资巨大 ， 同时 ， 由于轨道是固定的 ， 堆料机只能沿着轨道布料 ， 若要整个堆场全部布满物料 ， 需要几台轨道式堆料机才能完成作业任务；2）6 台挖掘机加2 台装载机堆料 ， 由于装载机堆高的高度有限 ， 往往需要二次装载或三次装载才能堆到一定的高度 ， 目前采用该工艺堆料的高度经过三次装载后也只能达到8 m ， 其堆放能力极限为800 t/h 。 而中小型堆场和散杂兼顾的堆场 ， 一般不会铺设轨道基础 ， 没有固定的带式输送机系统 。 此类堆场往往采用卡车作为水平运输设备 ， 直接倒料后通过多台装载机和挖掘机配合进行一次堆料和二次堆料 ， 甚至还需三次堆料[1] 。 这种作业方式虽然初期投入成本低 ， 作业灵活 ， 但是比较原始 ， 作业效率低 ， 相对比较粗犷 。 在二次、三次堆料过程中 ， 挖掘机的碾压会对一次、二次堆放的物料造成损坏 ， 不但堆料作业效率低 ， 而且还会影响物料的品质 。 同时 ， 该种作业方式料堆高度也受到限制 ， 一般经过挖掘机堆高的料堆高度普遍为6~8 m ， 与传统轨道式堆料机12 m 以上的料堆高度相比 ， 堆场的利用面积大打折扣 ， 且油耗高 ， 堆料过程粉尘污染严重 ， 影响司机健康 ， 不利于环保 。 由于在狭窄的空间里同时有多台设备长时间重复作业 ， 容易出现意外事故 。 本项目研发、设计、制造的轮胎式移动智能堆料机 ， 可以自由地在堆场内布料 ， 无需码头再建设基础和布设钢轨 。 此外 ， 该智能堆料机只需1 人操作 ， 堆放高度可达12 m ， 堆放效率为3 000 t/h ， 可显著提高码头物料堆放效率 ， 同时可降低能耗及物料堆放成本 。 该轮胎式移动智能堆料机的投入使用 ， 可以降低中小型散货码头的综合投资 ， 缩短设备的采购及建设周期 ， 同时能够极大程度地提高生产效率 ， 增加堆场存储量 ， 为码头带来实质性的经济效应 ， 提高码头的综合竞争力 。轮胎式移动智能堆料机设计工作如下：1）利用差速原理 ， 对轮胎式移动智能堆料机的行走机构形式进行了设计 ， 并明确了其总体方案 ， 可自由地在堆场进行布料 ， 无需码头再建设基础和布设钢轨；2）根据移动堆高机的主要设计参数 ， 从物料输送系统原理出发 ， 确定物料输送机构的布置方案 ， 并利用离散元仿真软件EDEM 进行物料输送过程的仿真 ， 模拟其输送和堆高过程 ， 分析其堆高效率与效果 。
1 行走驱动机构行走驱动机构的总体布置见图1 。 为了提高整机的工作范围与灵活性 ， 本设计采用轮胎式行走方式并结合液压转向机构 ， 使得堆料机可以在作业区域灵活地转向、直行、横走 ， 方便转移至别的作业区域 ， 提升了堆料机的作业能力 ， 扩展了其工作区域；左右两侧的车轮可以通过差速机构的自动调节实现转弯的线速度速差 ， 从而保证转弯的平稳性 。 从工作效率和使用稳定性的综合角度出发 ， 行走机构配置了3 台液压泵 ， 在车轮转向和抬起时 ， 3 台液压泵站同时开启 ， 始终保持所有的车桥组同时转向或同时抬放 ， 提高了效率且降低了结构的载荷；在长距离行走时 ， 液压泵站只开启1 台泵 ， 其目的是使行走机构可以通过顶升液压缸来调节堆料机与地面的高度 ， 以确保堆料机在不平整地面行走时具有良好的使用稳定性 。 行走机构可以自动转向、抬起 ， 将承载结构放低在地面上 ， 受料时通过整个结构支撑在地面来承担物料重力 。


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