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、化工质料）在均化历程中按某种堆料方式陆续堆成料堆的配置装备部署。随着中国社会、经济、文化以及工业技术的迅速发展，堆料机系统日益宽泛地运用于大型火力发电厂的煤炭运输系统、大型食粮蕴藏基地及食粮转运码头的运输系统、散状物料( 水泥、沙子等) 的大型蕴藏基地以及运输系统以及大中型的煤炭、矿石码头等地。为了节约堆场空间，每一每一需要将物料堆放患上尽可能高，内河码头场内堆料工艺妄想分为：1）轨道式堆料机，配置装备部署特色是需要在堆场制作根基并铺设钢轨，配置装备部署投资重大，同时，因为轨道是牢靠的，堆料机只能沿着轨道布料，若要******堆场全副弥漫物料，需要多少台轨道式堆料机能耐完乐成课使命；2）6 台发掘机加2 台装载机堆料，因为装载机堆高的高度有限，每一每一需要二次装载或者三次装载能耐堆到未必的高度，当初接管该工艺堆料的高度经由三次装载后也只能达到8 m，其堆放能耐极限为800 t/h。而中小型堆场以及散杂兼顾的堆场，艰深不会铺设轨道根基，不牢靠的带式输送机系统。此类堆场每一每一接管卡车作为水平运输配置装备部署，间接倒料后经由多台装载机以及发掘机配合妨碍一次堆料以及二次堆料，甚至还需三次堆料[1]。这种作业方式尽管早期投入老本低，作业锐敏，可是比照原始，作业功能低，相对于比照粗豪。在二次、三次堆料历程中，发掘机的碾压会对于一次、二次堆放的物料造成破损，不光堆料作业功能低，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度，艰深经由发掘机堆高的料堆高度宽泛为6~8 m，与传统轨道式堆料机12 m 以上的料堆高度比照，堆场的运用面积大打折扣，且油耗高，堆料历程粉尘传染严正，影响司机瘦弱，无益于环保。因为在狭隘的空间里同时有多台配置装备部署长期重复作业，简略泛起意外事件。本名目研发、妄想、制作的轮胎式挪移智能堆料机，可能从容地在堆场内布料，无需码头再建树根基以及布设钢轨。此外，该智能堆料机惟独1 人操作，堆放高度可达12 m，堆放功能为3 000 t/h，可清晰普及码头物料堆放功能，同时可着落能耗及物料堆放老本。该轮胎式挪移智能堆料机的投入运用，可能着落中小型散货码头的综合投资，延迟配置装备部署的洽购及建树周期，同时可能极洪流平川普及消耗功能，削减堆场存储量，为码头带来素质性的经济效应，普及码头的综合相助力。 轮胎式挪移智能堆料机妄想使命如下：1）运用差速道理，对于轮胎式挪移智能堆料机的行走机构方式妨碍了妄想，并清晰了其总体妄想，可从容地在堆场妨碍布料，无需码头再建树根基以及布设钢轨；2）依据挪移堆高机的主要妄想参数，从物料输送系统道理登程，判断物料输送机构的布置妄想，并运用离散元仿真软件EDEM 妨碍物料输送历程的仿真，模拟其输送以及堆高历程，合成其堆高功能与成果。
1 行走驱念头构行走驱念头构的总体布置见图1。为了普及整机的使命畛域与锐敏性，本妄想接管轮胎式行走方式并散漫液压转向机构，使患上堆料性可能在作业区域锐敏地转向、直行、横走，不便转移至此外作业区域，降职了堆料机的作业能耐，扩充了其使命区域；左右双侧的车轮可能经由差速机构的被动调节实现转弯的线速率速差，从而保障转弯的平稳性。从使命功能以及运用晃动性的综合角度登程，行走机构配置装备部署了3 台液压泵，在车轮转向以及抬起时，3 台液压泵站同时开启，始终连结所有的车桥组同时转向或者同时抬放，普及了功能且着落了结构的载荷；在长距离行走时，液压泵站只开启1 台泵，其指标是使行走机构可能经由顶升液压缸来调节堆料机与地面的高度，以确保堆料机在不屈整地面行走时具备精采的运用晃动性。行走机构可能被动转向、抬起，将承载结构放低在地面上，受料时经由******结构反对于在地面来担当物料重力。
图1 行走驱念头构的总体布置图
堆料机主车4 轮台车车体妄想如图2 所示，尾车全副的台车妄想如图3 所示。
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图2 堆料机主车4 轮台车
2 物料输送系统2.1 输送系统组成输送系统包罗臂架带式输送机以及上料带式输送机，均接管变频驱动。为了更好地适应工况需要，上料带式输送机分为爬坡段以及受料段，其中受料段为配置装备部署的中间区域，其使命状态间接影响到配置装备部署部份运行功能，该全副将托辊槽角配置为10°，以便更好地负责物料的攻击载荷，此外，在托辊上部配置了缓冲格栅结构，该结构可能负责卡车倒料以前的大全副物料重力，防御物料间接压在胶带上泛起压去世的征兆[2]。爬坡段的托辊接管35°槽角，削减了胶带的通断面，使患上料流始终畅通，防御堵料对于驱动配置装备部署形身特意负载。上料带式输送机还配置有料流检测传感系统，当检测到料流时，带式输送机系统处于满速运行状态；不料流时，带式输送机系统低速运行，以达到节能的成果。臂架带式输送机接管内藏式妄想，上托辊的支架与臂架桁架的水平撑杆接管一体化妄想，整条带式输送机在桁架外部运行，短缺运用桁架高度，以削减迎风面积，并优化了整机的布置高度。同时桁架上部接管非敞开式结构，使患上托辊的替换以及呵护愈加不便快捷。2.2 相干技术参数验算1）物料输送系统消耗率验算Q = AvKρ式中：Q 为消耗率，kg/s；v 为带速，v =3.15 m/s；K 为输送机倾角影响系数，查阅《机械妄想手册》第二卷[3]，取K=0.81；A 为胶带上物料***大断面积，查阅《机械妄想手册》第二卷[3] 表8.2-27，取A=0.446 m2；ρ 为散料密度，ρ =1 000 kg/s。代入数据求患上Q=4 096.7 t/h，可知本妄想知足***大消耗率3 000 t/h 的技术要求。2）***大堆高高度验算块煤的安眠角约为30°，本妄想的挪移堆料机输送物料为块煤，其安眠角大于臂架的***大俯仰角，当臂架处于***大俯仰角20°时，臂架顶端距地面的高度为12.83 m，当块煤聚积到12 m 时，煤堆并不会将堆料机轮子湮没, 可知堆料机的妄想知足***大堆高高度的要求。
3 物料输送系统输送以及堆高历程仿真散体物料（如药品、化肥等）在实际消耗以及试验中呈现出******重大的行动以及力学行动，这些行动个别无奈间接运用基于陆续介质事实的方式来声名。离散单元法是把介质看做由一系列离散的自力行动单元( 粒子) 组成的，依据离散物资自身所具备的离散特色建树数学模子，将需要合成的物体看做离散颗粒的会集，这与离散物资自身的性子不同[4]。因此，离散单元法在合成具备离散体性子的物料时具备很大的低劣性，它可能间接取患上离散物资少许的重大行动信息以及不易丈量的颗粒尺度行动信息，并可觉患上粒子流的行动、受力、热量以及能量传递提供低级的解决蹊径[5]。在SolidWorks 中曾经建好挪移堆料机的三维模子，可是假如将部份模子全副导入到EDEM 软件中，会导致仿真速率过慢，且参数界说******简短，故重新在SolidWorks 中建树输送全副的多少多体模子，总共分4 全副：上料带式输送机、漏斗、臂架带式输送机以及地面。将模子保存为step 名目文件，即可导入EDEM。新型轮胎式挪移堆料机的三维模子如图4 所示，输送系统的多少多体三维模子如图5 所示。
图5 输送系统的多少多体三维模子
1）配置全局模子参数包罗单元、打仗模子、资料属性以及资料间的相互浸染参数的设定。单元一律接管国内单元制，打仗模子抉择Moving Plane，资料参数的设定包罗弹性模量、泊松等到密度，资料间的相互浸染参数的设定包罗复起因数、静磨擦因数以及动磨擦因数。 2 ）界说根基颗粒EDEM 中的颗粒由一个或者多个球面组成。本例中的块煤颗粒类似正四处体，每一个颗粒由4 个球体填充，界说根基颗粒称说为keli，配置颗粒外表半径为0.04 m，同时还需配置颗粒的资料以及重心位置。 3 ）界说多少多体导入在SolidWorks 中建树好的输送全副的多少多体模子，配置胶带为挪移平面Moving Plane，为加速仿真速率，各全副带速均配置为6 m/s。 4）建树颗粒工场首先在上料带式输送机水平手部的中间位置建树一个伪造的矩形，用来界说模子中颗粒的消耗区域，本例工场的巨细为边长1 m 的正方形。其次，建树一个新的颗粒工场，配置工场规范为动态模子（Dynamic），并配置工场的初始条件：颗粒尺寸功能正态扩散，均值为0.04 m，变异系数为0.05，Position 配置为random，确保颗粒在******平面区域内随机产生，配置颗粒在高度偏差z 的上涨速率为-10 m/s。 5）配置光阴选项包罗光阴步长、仿真光阴以及数据写出光阴距离的配置。光阴步长是求解器（Simulator）的迭代（合计）光阴。本模子中的块煤颗粒部署细密，将仿真光阴步长（Timestep）配置为30%。如想加速仿真速率，可能适量将此值调大。仿真光阴是仿真所代表的着实光阴。配置总仿真光阴（Total simulation time）为20 s，写出光阴距离为0.01 s。 6）配置网格巨细（Grid size）运用Grid options 选项来配置网格巨细， 将Gridsize 设为20R min；确保总的网格数目小于100 000，否则，逐步削减网格巨细直到网格单元数目小于此极限值。仿真服从不受网格单元数目影响，惟独患上到仿真服从的光阴受网格数指标影响。 7）运行仿真在运行仿真以前，要留意运用一些延迟仿真光阴的方式以及能耐：敞开求解器陈说（Data browser），并确保Auto-update 也是敞开的。单击仿真窗口下部的Start Progress 按钮开始仿真合成。在任何一点都可能单击Refresh Viewer 按钮，审核仿真的进度。为了更好地审核仿真中的着实状态，可能改动多少多体的呈现方式。仿真结束后，进入Analyst 妨碍仿真服从合成。因为在本妄想中并不体贴粒子间以及粒子与多少多体间的相互浸染，只是审核输送以及堆高历程，故惟独患上到仿真历程的视频即可。为了更好地展现运送物料的历程，可能把颗粒遵照差此外速率妨碍着色，具体方式如下：
1）进入Select Element 全副，将Element 配置为曾经界说好的根基颗粒keli，Type 为All。2）在Attribute coloring 全副，将Attribute（属性）配置为velocity（速率）。3）配置min、mid 以及max 的着色为红、绿以及蓝。4）单击紧靠min 以及max value 的按钮，如允许间接将如今窗口中呈现的仿真点的值读入。关上auto-update选项，当仿真不断播放时可能被动更新着色。5）单击Apply 按钮给颗粒着色。6）回放仿真。单击Play 按钮，审核仿真回放历程中色调的变换，图6 为物料输送系统输送历程的仿真截图，图7 为输送系统物料堆高历程的仿真截图。
仿真服从合成：1）物料在上料带式输送机以及臂架带式输送机上的色调呈现是平均的，表明物料在带式输送机上的速率失调晃动，不会泛起滑料以及溢料的状态。
2）物料在漏斗中发生猛烈的碰撞，但不汇聚积在漏斗中，输送系统依然可能顺畅运料。3）在漏斗下口臂架带式输送机的受料段会发生轻微积料，但块煤颗粒并不会从胶带上溢出。因为颗粒的数目对于仿真速率有很大的影响，数目越多，仿真光阴越长，这里只用大批颗粒来模拟块煤颗粒的输送以及堆高历程，以是无奈残缺模拟堆高成果。但从物料的聚积状态来看，模子适宜技术要求。
4 运行调试状态本文妄想的新型散货挪移式堆料机当初已经在靖江港务等多个堆时事积受限的码头公司顺遂经营，图8 为该新型堆料机的口岸使命图。以陆续作业卸载5 万t 煤料为例，单机陆续作业26 h 可将该散货船的所有物料堆高12 m，且该性可能在堆场内按要求挪移至恣意使命位置妨碍堆料，残缺知足业主要求，其用于卸载堆料的两条上料卡车线根基不期待，处于陆续上机堆料状态，功能极高。经由一再实际使命统计，所妄想的挪移式堆料机瞬间堆料能耐达到5 300 t/h，平均堆料能耐3 000 t/h，综合堆料能耐2 000 t/h，综合堆料能耐是综合了码头前沿的取料配置装备部署能耐、卡车周转能耐、清仓时效等因素下堆高12 m 条件下所患上出的实际数据。该机可运用柴油发机电以及岸电2 种供电方式，而实现这些堆高工艺仅需装备1 名司机，极大缩减了码头司机的装备数目，普及了口岸消耗功能，不便了口岸的堆高作业，节约了码头堆场空间以及职员老本。
图8 新型挪移式堆料机口岸使命图
5 论断为了改善当初堆料机的缺少，削减配置装备部署对于码头再建树根基以及布设钢轨的要求，妄想制作了一种带有自驱动以及回转功能的新型挪移式堆料机，可能从容地在码头涣散的空间内妨碍布料。事实证实该配置装备部署可能大大普及码头的堆放功能，着落能耗，解放人力，着落码头堆放老本。
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