多支点港口移动装卸设备设计要点

高崇金　皮云云

1　三一海洋重工有限公司　2　顺德职业技术学院



多支点港口移动装卸设备设计要点

高崇金1皮云云2

1三一海洋重工有限公司2顺德职业技术学院

针对多支点移动料斗结构形式，分析了中部支架受力情况，根据分析和计算结果选取驱动电机，并对料斗运行过程中料斗和中部支架同步控制原理进行设计，解决了大跨距状态下中部支架和料斗主体同步问题、结构运行过程中扭力导致的啃轨问题，保证了设备的同步运行。

移动料斗； 中部支架； 同步控制； 多支点

1　前言

多支点移动装卸设备主要应用于码头皮带机与设备移动轨道之间，其跨距大，从而导致输送皮带机支架跨度大，对结构刚性要求较高[1]。本文针对码头移动式料斗进行了分析，重点突出对支点力和同步性方面的设计，为后续码头装备设计提供参考。

移动料斗主要用于散货的卸料与装车，通过门座抓斗起重机将散货抓起，通过相关运行机构把抓斗所抓物料运行到装车卸料系统的上方，将散货卸料到装车(或附属皮带机系统)卸料系统的卸料漏斗中[2]。完整的装卸工艺如图1所示。

图1　装卸工艺

本文介绍的多支点港口移动装卸设备主要由除尘漏斗、震动给料器、除尘器、皮带输送机、铰接点位置一、码头皮带机、落料管、铰接点位置二和中部支架等组成，见图2。

1.除尘漏斗　2.震动给料器　3.除尘器　4.皮带输送机　5.铰接位置一　6.码头皮带机　7.落料管　8.铰接位置二　9.中部支架　10.牵引杆　11.耐磨套 　12.压块图2　 移动料斗结构图

2　除尘漏斗结构设计

料斗设计分上下两层结构，见图3。因上料斗的下口较大，上料斗不容易扬粉尘，故在下料口的漏料口采用吸风罩，行程密闭吸尘腔，有效控制由抓斗物料下落至料斗(或附属皮带机系统)时产生的大量粉尘。漏斗除尘系统采用干式布袋除尘，通过吸尘管道将吸尘腔内部粉尘吸出过滤。有效控制作业区粉尘浓度，同时将所有吸附的粉尘经螺旋输送槽，输送皮带输送机内，返回料仓。

1.上部漏斗　2.除尘管道　3.下部漏斗图3　料斗设计结构

根据漏斗的开口大小和开口处的粉尘浓度控制要求,选择除尘器风机功率、吸风管直径和布袋数量等参数。

3　同步控制系统设计

因移动料斗与码头皮带机跨度较大，为保证皮带输送过程中的稳定性和结构稳定性，增加图2件9中部支架。中部支架有独立驱动结构，其速度保持与料斗同步。铰接位置一和铰接位置二的设置是保证在不同步状态下的结构受扭，臂架过约束保留旋转自由度[3-4]。

支架配置独立驱动三合一电机，当料斗移动时电机同步启动设备运行。皮带机支架铰接点两侧接近开关检测到不同步时，接近开关将信号传输到控制系统，变频器调整支架电机转速，达到与料斗同步的目的。支架电机的选型计算过程中应考虑头部重量、转动摩擦力和皮带机重量等多种因素，避免功率选择错误导致的不同步等。

因实际使用过程中料斗采用门机拖动运行，不自带动力驱动系统。故将皮带机输送系统、铰接位置和中部支架等部件单独考虑，见图4。对支架电机功率进行计算，计算过程中皮带机偏转所产生的摩擦力忽略不计。

图4　受力简图

图4中，G1为皮带机系统总重量，146 kN；G2为中部支架重量和平衡梁总重，62 kN；G3为头部除尘系统重量，22.5 kN；G4为皮带机头部漏斗和驱动装置总重，9 kN；L为两铰接位置间水平距离，14 207 mm；L2为G3和G4重心位置到A点水平距离，5 530 mm对A点所受作用力分开计算，得到：

根据力矩平衡计算，G3和G4对A点作用力按带悬臂梁进行计算，具体如下：

综上，A点位置向下作用力为RA=RA1+RA3+RA4=73+31.3+12.7=117 kN。

中部支架对地面总作用力F=RA+G2=117+62=179 kN。

料斗最大运行速度v=30 m/min，车轮直径∅ =630 mm。根据以上参数计算，运行所需电机功率为p=5.43 kW ，选定电机功率为p1=5.5 kW ，按每分钟过载200%进行核算p/p1<2，满足使用要求。

4　结语

针对除尘式移动输送系统，对料斗所用漏斗结构形式进行分析，并提供设计理论；对中部支架受力情况进行分析和计算，用于选取驱动电机功率，提供一种同步控制原理，解决大跨距状态下中部支架和料斗主体同步问题；采用铰接式结构，有效解决结构运行过程中扭力导致的啃轨问题，保证设备的同步运行。

[1]陈玮璋. 起重机金属结构[M]. 北京：人民交通出版社，1986.

[2]潘钟林，译. 欧洲起重机设计规范[S]. 上海振华港口机械公司译丛，1998年修订版.

[3]交通部水运司.港口起重运输机械手册[K]. 北京: 人民交通出版社, 2001: 529-532.

[4]张质文，虞和谦，王金诺，等. 起重机设计手册[M]．北京:中国铁道出版社，1997．

高崇金：519050，广东省珠海市高栏港区海工1路

Design of Port Mobile and Handling Equipment with Multi-supports

Gao Chongjin1Pi Yunyun2

1Sanny Ocean Heavy Industry Limitied Company 2Shunde Polytechnic College

With the structure of multi-supports mobile hopper being set as research objective, the force condition of middle bracket was explicitly analyzed. According to the analysis results, the driving motor type was determined. Through analysis and design of the synchronization control between the hopper and middle bracket in the operation process, the synchronization problem that presented between the middle bracket and the hopper with large span is finally solved. And excessive friction phenomenon that caused by the torsion force is also restrained when the structure operates. By considering the design method, synchronized operation of the whole machine was finally achieved.

mobile hopper; middle bracket; synchronization control; multi-supports

2016-05-05

10.3963/j.issn.1000-8969.2016.05.004