组合式原盐堆坨机的设计与应用

时间：2024-07-28

李明雷，张德岳，谢振华

(大连盐化集团有限公司，辽宁大连 116309)

1 前言

原盐从结晶池用收盐机收集后，经振动脱水筛振动脱水，由皮带输送机输送到运盐小火车，最后用小火车运输到露天仓库堆坨[1]。盐坨高度约12 m，最大长度120 m，最多存储30万t原盐[2]。原盐在盐坨晾晒控卤后，一部分运输到民食盐厂加工包装成民食盐，一部分直接包装成工业盐运输到化工厂[3]。

为了有效利用盐坨仓库面积，提高存储量，大连盐化集团有限公司开发制造了组合式堆坨机。组合式堆坨机结构与港口、矿山等使用的悬臂堆料机结构相似[4]。该堆坨机具有卸盐、堆坨的功能，主要由卸盐机、螺旋输送机、斗式提升机和皮带输送机等构成，详见表1、图1。设计中用SolidWorks进行三维建模，进行装配，分析装配误差和受力状况，如图2所示。由于原盐具有强烈的腐蚀性，堆坨机部分设备使用了316L不锈钢制造。组合式堆坨机的工作流程如图3所示。

表1 堆坨机主要技术参数Tab.1 Technological data of the stacker

图1 堆坨机二维布置图Fig.1 Two-dimensional layout of the stacker

图2 堆坨机三维模型Fig.2 Three-dimensional model of the stacker

图3 原盐流程图Fig.3 Flow chart of the stacker

2 螺旋输送机

螺旋输送机广泛应用于粮食、煤炭、化工、冶金、交通运输业等行业,输送各种粉状、粒状、小块状物料，在输送过程中也可以完成混合搅拌。螺旋输送机分为有轴螺旋输送机和无轴螺旋输送机两种型式[5]。有轴螺旋输送机由螺杆、U型料槽、盖板、进料口、出料口和驱动装置组成。而无轴螺旋输送机则将螺杆改为无轴螺旋，并在U型槽内装置可换衬体，结构简单，物料由进料口输入经螺旋推动后由出料口输出，整个传输过程可在一个密封的槽中进行[6]。平常所指的螺旋输送机是指有轴型式的螺旋输送机。螺旋叶片大多是由厚 4 mm～8 mm 的薄钢板冲压而成的，然后互相焊接或铆接到轴上。

该堆坨机有四台有轴螺旋输送机，是用于将由卸盐机卸下的原盐输送到斗式提升机底部。螺旋输送机主要由输送螺旋、输送槽体、槽盖和螺旋输送减速电机等构成，如图4所示。由于输送螺旋的长度达到4.5 m，需用无缝钢管和螺旋叶片焊接而成，难以加工成一根，只能分为两段，用中间节连接。头节前部装有止推轴承，用于承受输送物料时产生的轴向力。尾节后部装有滚动轴承和底座，用以支撑螺旋和补偿螺旋长度的误差。输送槽体用5 mm厚的钢板焊接而成，材质是不锈钢316L。盖板用45号圆钢焊接成网格状，作为进料口。出料口设在机壳法兰连接处。螺旋机安装时应从头部开始,按顺序进行，用钢丝或激光调整直线度。

图4 螺旋输送机三维模型Fig.4 Three-dimensional model of the screw conveyor

螺旋输送机初步选用螺旋直径是300 mm，单台产量60 t/h。根据以上条件计算出螺旋转速80 r/min，电机功率11 kW。因此，选用TR98-Y11-4P-18.24型号的减速电机。该电机能耗低，性能优越，减速机效率高达95%以上。振动小，噪音低，节能高。减速机选用优质锻钢材料，钢性铸铁箱体，齿轮表面经过高频热处理。

3 斗式提升机

斗式提升机在带或链等挠性牵引构件上，每隔一定间隔安装若干个料斗连续向上输送物料，广泛用于垂直输送各种散状物料。斗式提升机分为TD 型带式斗式提升机、TH 型环链斗式提升机和TB 型板链斗式提升机斗式[7]。提升机结构简单，占地面积小，故障率低，安全密封，污染小，提升高度大。斗式提升机设计的主要参数有粒度、松散密度、温度、湿度、粘度、磨琢性、实际输送量、提升高度等[8]。

由于原盐密度较大，输送量大，该堆坨机选用了四台TH 型环链斗式提升机。该输送机采用重力式卸载方式，斗速较慢，提升高度约在4 m～4.5 m范围内，输送量为50 m3/h～55 m3/h。斗式提升机的底部与螺旋输送机相连，其作用是将螺旋输送机输送过来的原盐通过刮斗，提升到顶部通过卸料口撒在水平输送机的皮带上。

斗式提升机主要由提升机框架、刮斗、链条、主动滑轮、调整滑轮、卸盐槽和驱动减速机等构成。提升机框架分为五段，每段用7号不锈钢等边角钢焊接，然后用不锈钢螺栓连接在一起。料斗是用厚度5 mm 的钢板焊接而成的，为了减少料斗边唇的磨损，在料斗边唇外焊上一条附加的斗边，通过链条链接在一起。链条采用锻造链环，具有很高的机械强度，提升量大，传动效率高。主动滑轮材质为铸钢，通过传动轴与驱动减速电机连接，将装有盐的刮斗从提升机的底部提到顶部，并将盐卸下后重新回到底部刮盐。调整滑轮位于机壳下部，设有用于调整链条的长度的螺旋式张紧装置，保证刮斗和链条在提升过程中不脱出滑轮。卸盐槽由3 mm厚的316L不锈钢的板材焊接而成，耐腐性强。

斗式提升机的设计输送能力跟单台螺旋输送机一样是60 t/h。初步设计料斗有效容量8 L，斗速1.2 m/s，每六节链条挂一个斗，斗距离是250 mm。按照以上条件计算后，选用减速电机型号是TR108-11-34.84。

4 水平输送机

带式输送机以胶带兼作牵引机构和承载机构的连续运输机械，极个别的带式输送机(如钢丝绳牵引带式输送机)只作为承载机构。由于其结构简单、能耗低、工作阻力小、货载的破碎性小、耗电量低、管理维护方便等许多优点，在连续装载条件下可实现连续运输，在国内各行业应用广泛[9]。带式输送机有固定式带式输送机，可伸缩带式输送机，移动带式输送机，气垫带式输送机等结构形式[10]。

堆坨机选用固定水平带式输送机一台，用于接收斗式提升机提上的盐，然后输送到悬臂输送机上。带式输送机主要由机架、输送带、托辊、拉紧装置、清扫装置、制动装置等部分组成。机架长度12 400 mm，宽度1 180 mm，用8号等边角钢焊接而成。输送带宽度800 mm，用无毒材质加工而成。上托辊采用槽型上托辊，因此输送带也成槽型，保证原盐不会从输送带掉出。拉紧装置位于输送机的尾部，保证输送带有足够的张力，能使滚筒与输送带之间产生必须的摩擦力，防止输送带打滑。清扫装置位于输送机头部，为弹簧结构，用于清扫粘结在输送带表面的物料，可提高输送带的寿命和保证输送带的正常工作。制动装置是用减速电机带动主动辊工作，位于输送机中部。

水平皮带输送机的输送量240 t/h，初步选择皮带宽度800 mm，查表选皮带速度1.2 m/s。计算后，选用减速电机型号R87-5.5-4P-23.4。

5 斜式输送机

堆坨机选用倾斜式悬臂皮带输送机一台，用于将从水平输送机输送过来的盐输送到盐坨。其主要由悬臂臂架、输送带、托辊、主动辊和驱动减速电机构成。悬臂臂架宽度1 200 mm，长度28 000 mm，由80×8的等边角钢焊接成衍架结构，各部件布置在其上。输送带安装在悬臂桁架内部，带宽800 mm，用无毒材质加工而成。托辊采用槽型上托辊，输送带也成槽型，保证从水平输送机卸下的盐不会掉出输送带。主动辊通过传动轴和驱动减速电机相连。

设计要求悬臂输送机输送量240 t/h，选择皮带宽度800 mm，皮带速度1.2 m/s。现场实地勘测后，根据盐坨高度12 m，盐的物料堆积角25 °，计算得悬臂臂架长度28 000 mm。根据以上条件计算后，选择减速电机型号R107-15-4P-22.34。