CN103303692A - 一种高效的自动化双臂架混匀堆料机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高效的自动化双臂架混匀堆料机，主要用于散装物料的输送，包括两个对中机构、两个前臂架、两个皮带机、两个俯仰机构、门座、走行机构、三通料斗、上部结构、平衡机构及支撑架、司机室、润滑系统、尾车，设置有对称的双臂架结构。物料经料场带式输送机经过尾车卸料斗卸至三通料斗上，并通过三通料斗的电动推杆将活动料板推到相应的位置，使来料运至前臂架上皮带机上，并通过前臂架前端的对中机构的卸料斗卸至料场，能实现两料场物料堆放的分别作业和同时作业。同时，本发明安全高效，减少了闲置浪费和维修成本，自动化程度高。

Description

一种高效的自动化双臂架混匀堆料机

技术领域

本发明涉及一种散料装卸设备，尤其涉及堆料机。

背景技术

堆料机是一种高效率的对散状物料进行连续堆料作业的设备，应用于冶金、港口、矿山等地，进行煤炭、焦炭、矿石、食盐等物料的堆料作业。现有料场工艺设计为来料通过地面带式输送机送到堆料机，进而使物料堆到料场，它与卸车机和料场胶带机等组成一个系统，能使料场物料的堆放作业完整地实现机械化。

目前主要是以定臂式堆料机、回转式堆料机为主，定臂式堆料机只能针对一个料场进行定点堆料，料场空间利用有限。而回转式堆料机则可以通过回转机构的左右回转以实现对左、右两个料场的堆料，这种作业方式存在不能实现两料场同时堆料作业、结构复杂、维护不便、能耗高等问题。此外，现有的堆料机在现场与主控室之间通信简单，在集中监控、机器操作、人员配置、工作环境、数据共享等方面都较落后，自动化操作水平不高。

以双跨两堆制为例，国内散料搬运系统工艺中设备的配置一般为：2台可俯仰单悬臂堆料机加2台混匀式取料机、1台回转悬臂堆料机加2台混匀式取料机。这样，对设备使用方来说，可能在堆取料作业时出现部分机器闲置率过高、前期投入大、料场运营和后期维护难度高等问题。

为解决节省投资、设计简单的散料搬运问题，ZL200810234547提供了取消与混匀取料机相邻的混匀堆料机走形轨道的技术方案；ZL201110025507提供了一种散料搬运系统的工艺方法，轨行式堆料机设在多跨料场中，首先在一块料场中进行取料作业，当本块料场中的取料作业完成后，将轨行式取料机行驶至料场端部的转运车上，通过转运车将轨行式取料机运送到多跨料场中的其他料场中继续进行取料作业。这些现有技术都是从料场的轨行布局、机器的优化搭配等方面寻找解决路径。

为了解决上述系列问题，实现最小的作业成本和最高效的堆料取料，有必要从设备自身的结构设计进行创新改进，因此寻求一种堆料机既能实现对单一料场进行堆料，又能同时实现对两个料场同时堆料的高效混匀堆料机成为该领域技术人员的追求目标。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提出一种高效的自动化双臂架混匀堆料机，其主要由两个对中机构、两个前臂架、两个皮带机、两个俯仰机构、门座、走行机构、三通料斗、上部结构、平衡机构及支撑架、司机室、润滑系统、尾车、电气控制等13个部分组成。

本发明中，走行机构安装在地面轨道上，门座用高强度螺栓连接在走行机构上；前臂架为双臂架结构，铰接于门座上部，两臂架沿轨道中心线对称布置；对中机构、皮带机安装于前臂架上，俯仰机构油缸一端固定于门座上，另一端位于前臂架后段；上部结构位于门座上方，三通料斗设置在上部结构上，位于尾车料斗下方，且位于两皮带机中间位置；平衡机构位于上部结构上方，一端采用钢丝绳与前臂架前部相连，钢丝绳另一端通过滑轮与配重块相连，配重块在导杆的引导下上下运动；司机室安装在门座的一侧，润滑系统为运动部分进行润滑，尾车将地面皮带来料输送到贮料场。

本发明采用先进的控制技术，通过传感器元件采集现场俯仰角度、料堆高度、走行位置、皮带偏滑、料流数据及其他信号，PLC依据检测到的各种信号进行运算，控制堆料机悬臂升降、落料对中等动作，实现设备的高度自动化。在堆取料机与中控室之间有联络信号的适时监控，可以实现设备的无人值守操作。

本发明所述的走行机构由四组结构完全相同的走行台车组成。其台车架前部装有缓冲器，中间有锚定装置，后部装有夹轨器具，安装在走行轨道上。走行机构安装在走行轨道上，位于机器最下层，承受着整台机器的重量。走行机构由三合一减速机进行驱动，采用变频调速的方式可以沿轨道方向分工作速度（慢速）和调车速度（快速）两种方式运行。传动过程为三合一减速器—中间过桥齿轮—主动车轮组。

所述的门座是整个机器的主要承载部件，主要由箱型梁组成四支腿结构，安装在走行机构上，下平台上安装有液压站，上平台安装司机室等；门座为两半体的对称结构，采用高强度螺栓连接。门座与走行机构之间采用螺栓连接。这种结构型式和连接方式具有结构受力状况好，安全可靠性高，减少焊接及焊缝质量检测成本，不会使门座残留焊接产生的预应力。

所述的前臂架为对称的双臂架结构，可以根据料场的不同而设计成不同堆料半径的臂架，两者分别用铰支座连接安放在门座上部的支腿上，以轨道中心线为中心背靠背对称布置。在前臂架前端设置有超声波传感器，当料堆达到一定高度时，它会发出信号，俯仰机构能自动将前臂架抬高一定高度，实现堆料自动化，超声波传感器的安装高度根据现场情况调节。在前臂架两侧设置有防撞开关，它由弹簧、拉绳开关、安装板等组成。当本发明设备与混匀取料机在料场换位时，若与混匀取料机料耙或其它障碍物相碰时，能发出警报信号，并迅速切断整机电源，机器停止工作，防撞装置的安装长度可根据现场情况进行调节。

所述的皮带机为臂架带式输送机，由电动机、带制动轮液力偶合器、减速器、传动滚筒、改向滚筒、上下托辊、重力张紧装置、输送带、胶带清扫器等组成，皮带机安装于上述双前臂架上；输送带单向运行，为使该系统安全有效工作，设有跑偏报警、打滑报警、双向拉绳开关、调心托辊、清扫器等安全保护装置。传动方式为电机—带制动轮液力偶合器—减速器—传动滚筒。

所述的对中机构由卸料斗、钢丝绳、改向滑轮架、滑轮组、固定支架等组成，钢丝绳随动机构由滑轮组、改向滑轮架、固定支架和钢丝绳组成。通过调节钢丝长度和钢丝绳随动机构来实现卸料斗的自身角度可随着前臂架的角度改变而改变，使得卸料斗的落料口中心始终对着料场纵向中心线，以保证铺料均匀。

所述的俯仰机构由液压站、油缸等组成，液压站安装于门座下平台上，油缸两端连接臂架铰座和门座铰座。上铰座位于前臂架的后段，下铰座位于门座上方，通过油缸的伸缩实现臂架的俯仰运动；采用双油缸同步工作。同时，油缸上下腔采用液控单向阀，防止内漏而造成前臂架下降，影响混匀效果和整机安全。

所述的司机室安装在门座的一侧，通过走台和梯子，操作人员可以到达机器的各个部分。司机室位置能保证操作员的视线良好，司机室的布置能使操作员方便、快捷、准确地进行操作。

所述的上部结构由上部平台和四支腿组成，为保证能安全运行，上部平台采用从中间分段的箱型梁结构，分段处采用高强度螺栓连接，四只腿采用上窄下宽的结构，以实现最好的受力，为保证各支腿的稳定性，用型钢将各支腿分别和上平台斜撑，采用三角形的稳定结构并分别设置有易于上下的楼梯和保证安全的走台栏杆。

所述的平衡机构主要由钢结构平台、滑轮、钢丝绳、配重块、导杆等组成，并安装在支撑架上。

所述的尾车为固定式单尾车结构，主要由尾车主梁、尾车平台、前支架、前后支撑、栏杆、料斗、低压变电房、走行轮、托辊、改向滚筒、梯子等组成。在尾车的较低位置处装有跨越梯；尾车的尾部设计有双轮防飘滚轮，能防止地面带式输送机启动时胶带跳起；尾车平台上放置动力滑线装置和低压变电房、水箱等装置。尾车平台上设置有较好的人行通道，便于安装、检修尾车架上的各个部件。

所述的三通料斗装置安装在上部结构平台上，由上料斗、下料斗、活动料板、位置信号开关、电液推杆等组成，堆料时应确认堆料方向，将活动料板置于正确位置上。

所述的润滑系统，其主要润滑方式为稀油润滑和干油润滑。除减速器采用稀油润滑外，其余均采用智能干油润滑系统。

本发明中，物料经料场带式输送机经过尾车卸料斗卸至三通料斗上，并通过三通料斗的电动推杆将活动料板推到相应的位置，使来料运至前臂架上皮带机上，并通过前臂架前端的对中机构的卸料斗卸至料场，可以实现两料场物料堆放的分别作业和同时作业。

本发明的重大创新在于通过结构型式改变和自动化应用，实现了均化效果好、料场处理量大、结构先进，自动化程度高、设备无人值守操作等有益效果。通过双臂架的结构设计和铰接的大量采用，避免了传统技术中焊接过程产生的预应力集中导致的支撑条件不好，对称设置的双臂架和四支腿结构使得重量重的混匀堆料机受力更均衡，最大化地减少了运行过程中产生的不平稳现象，使机器发生倾斜、倒塌以致发生重大安全事故的机率变小。超声波传感器、防撞装置、对中机构的料流数据采集、皮带传输的防偏防滑装置、无极速变频调节等新技术，使得本发明的系统自动化程度远远优于传统的混匀堆料机，且运行平稳，堆料及输送十分高效，处理量大。

附图说明

图1 为本发明双臂架混匀堆料机的主视图。

图2 为本发明双臂架混匀堆料机的侧视图。

其中标记，1对中机构；2前臂架；3皮带机；4俯仰机构；5门座；6走行机构；7三通料斗；8上部结构；9平衡机构及支撑架；10司机室；11润滑系统；12尾车。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。

图1为本发明的双臂架混匀堆料机的主视图；图2为本发明双臂架混匀堆料机的左视图。一种高效的自动化双臂架混匀堆料机，包括两个对中机构（1）、两个前臂架（2）、两个皮带机（3）、两个俯仰机构（4）、门座（5）、走行机构（6）、三通料斗（7）、上部结构（8）、平衡机构及支撑架（9）、司机室（10）、润滑系统（11）、尾车（12），其中走行机构（6）安装在地面轨道上，门座（5）用高强度螺栓连接在走行机构（6）上；前臂架（2）为双臂架结构，铰接于门座（5）上部，两臂架（2）沿轨道中心线对称布置；对中机构（1）、皮带机（3）安装于前臂架（2）上，俯仰机构（4）油缸一端固定于门座（5）上，另一端位于前臂架（2）后段；上部结构（8）位于门座（5）上方，三通料斗（7）设置在上部结构（8）上，位于尾车（12）料斗下方，且位于两皮带机（3）中间位置；平衡机构及支撑架（9）位于上部结构（8）上方，一端采用钢丝绳与前臂架（2）前部相连，钢丝绳另一端通过滑轮与配重块相连，配重块在导杆的引导下上下运动；司机室（10）安装在门座（5）的一侧，润滑系统（11）为运动部分进行润滑，尾车（12）将地面皮带来料输送到贮料场，其上放置有动力滑线装置和低压变电房、水箱等。

本实施例中通过超声波传感器、物料检测器、防偏传感器、防滑传感器等各种传感器元件采集现场俯仰角度、料堆高度、走行位置、皮带偏滑、料流数据及其他信号，PLC依据检测到的各种信号进行运算，控制堆料机动作，实现设备自动化。

本实施例工作时，首先应将非工作侧的前臂架（2）上仰至最大位置处，然后启动皮带机（3），再启动料场带式输送机。物料经料场带式输送机经过尾车（12）卸料斗卸至三通料斗（7）上，并通过三通料斗（7）的电动推杆将活动料板推到相应的位置，使来料运至前臂架（2）上的皮带机（3）上，并通过前臂架（2）前端的对中机构（1）的卸料斗卸至料场，物料通过皮带机（3）上的物料检测器检测；有料时，发生信号延时启动走行机构（6），整机沿料场纵向，在给定的长度范围内，以正反两种不同速度往返行走堆料。当料堆每堆高0.5m时，通过前臂架（2）超声波传感器的检测和电气保护中的俯仰机构（4）控制，前臂架（2）随之抬高0.5m；此时往返行走堆料不中断。每次变幅后，经检测元件检测，微机控制走行机构（6）往后退一段距离，使得起点端部料得到利用。在每次变幅过程中，对中机构（1）的卸料斗的落料口相应转一角度，以保证落料口中心始终对着料场纵向中心线，从而保证各料层铺设均匀。上述过程周而复始，直至堆成一个预定料堆为止。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点，本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定                                                

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Claims (13)

1.一种高效的自动化双臂架混匀堆料机，包括两个对中机构、两个前臂架、两个皮带机、两个俯仰机构、门座、走行机构、三通料斗、上部结构、平衡机构及支撑架、司机室、润滑系统、尾车，其特征在于走行机构安装在地面轨道上，门座用高强度螺栓连接在走行机构上；前臂架为双臂架结构，铰接于门座上部，两臂架沿轨道中心线对称布置；对中机构、皮带机安装于前臂架上，俯仰机构油缸一端固定于门座上，另一端位于前臂架后段；上部结构位于门座上方，三通料斗设置在上部结构上，位于尾车料斗下方，且位于两皮带机中间位置；平衡机构及支撑架位于上部结构上方，一端采用钢丝绳与前臂架前部相连，钢丝绳另一端通过滑轮与配重块相连，配重块在导杆的引导下上下运动；司机室安装在门座的一侧，润滑系统为运动部分进行润滑，尾车将地面皮带来料输送到贮料场。

2.根据权利要求1所述的一种高效的自动化双臂架混匀堆料机，其特征在于通过传感器元件采集现场俯仰角度、料堆高度、走行位置、皮带偏滑、料流数据及其他信号，PLC依据检测到的各种信号进行运算，控制堆料机动作，实现设备自动化。

3.根据权利要求1或2所述的一种高效的自动化双臂架混匀堆料机，其特征在于物料经料场带式输送机经过尾车卸料斗卸至三通料斗上，并通过三通料斗的电动推杆将活动料板推到相应的位置，使来料运至前臂架上皮带机上，并通过前臂架前端的对中机构的卸料斗卸至料场，以实现两料场物料堆放的分别作业和同时作业。

4.根据权利要求1或2所述的一种高效的自动化双臂架混匀堆料机，其特征在于所述的走行机构由四组结构相同的走行台车组成，台车架前部装有缓冲器，中间有锚定装置，后部装有夹轨器具，安装在走行轨道上，由三合一减速机进行驱动，采用变频调速方式沿轨道方向分工作速度和调车速度两种方式运行。

5.根据权利要求1或2所述的一种高效的自动化双臂架混匀堆料机，其特征在于所述的门座由箱型梁组成四支腿结构，安装在走行机构上，其下平台上安装液压站，上平台上安装司机室；门座为两半体的对称结构，采用高强度螺栓连接，门座与走行机构之间采用螺栓连接。

6.根据权利要求1或2所述的一种高效的自动化双臂架混匀堆料机，其特征在于所述的前臂架为双臂架结构，根据料场情况设计成不同长度的臂架，两前臂架分别用铰支座连接安放在门座上部的支腿上，以轨道中心线为中心背靠背对称布置。

7.根据权利要求6所述的一种高效的自动化双臂架混匀堆料机，其特征在于所述的前臂架，其前端设置有超声波传感器，当料堆达到一定高度时会发出信号，俯仰机构能自动将前臂架抬高一定高度，实现堆料自动化；前臂架的两侧设置由弹簧、拉绳开关、安装板组成的防撞装置，在料场换位时与混匀取料机料耙或其它障碍物相碰时，能发出警报信号，并迅速切断整机电源，使机器停止工作。

8.根据权利要求1或2所述的一种高效的自动化双臂架混匀堆料机，其特征在于所述的皮带机由电动机、带制动轮液力偶合器、减速器、传动滚筒、改向滚筒、上下托辊、重力张紧装置、输送带、胶带清扫器组成，安装于前臂架上单向运行；皮带机设有跑偏报警装置、打滑报警装置、双向拉绳开关、调心托辊或其他安全保护装置。

9.根据权利要求1或2所述的一种高效的自动化双臂架混匀堆料机，其特征在于所述的对中机构包括卸料斗、钢丝绳、改向滑轮架、滑轮组、固定支架，滑轮组、改向滑轮架、固定支架和钢丝绳组成钢丝绳随动机构，通过调节钢丝长度和钢丝绳随动机构实现卸料斗的自身角度随前臂架的角度改变而改变，使得卸料斗的落料口中心始终对着料场纵向中心线。

10.根据权利要求1或2所述的一种高效的自动化双臂架混匀堆料机，其特征在于所述的俯仰机构由液压站、油缸组成，液压站安装于门座下平台上，油缸两端连接臂架铰座和门座铰座，其中上铰座位于前臂架的后段，下铰座位于门座上方，通过油缸的伸缩实现前臂架的俯仰运动；俯仰机构采用双油缸同步工作，油缸上下腔采用液控单向阀，防止内漏造成前臂架下降，影响混匀效果和整机安全。

11.根据权利要求1或2所述的一种高效的自动化双臂架混匀堆料机，其特征在于所述的司机室安装在门座的一侧，设置有走台和梯子；所述的上部结构由上部平台和四支腿组成，上部平台采用从中间分段的箱型梁结构，分段处采用高强度螺栓连接，四只腿采用上窄下宽的结构，用型钢将各支腿分别和上平台斜撑，采用三角形的稳定结构并分别设置有易于上下的楼梯和保证安全的走台栏杆；所述的平衡机构由钢结构平台、滑轮、钢丝绳、配重块、导杆组成，安装在支撑架上。

12.根据权利要求1或2所述的一种高效的自动化双臂架混匀堆料机，其特征在于所述的尾车为固定式单尾车结构，由尾车主梁、尾车平台、前支架、前后支撑、栏杆、料斗、低压变电房、走行轮、托辊、改向滚筒、梯子组成，其较低位置处装有跨越梯；尾部设计有双轮防飘滚轮，能防止地面带式输送机启动时胶带跳起；平台上放置动力滑线装置和低压变电房、水箱，并设有人行通道。

13.根据权利要求1或2所述的一种高效的自动化双臂架混匀堆料机，其特征在于所述的三通料斗装置安装在上部结构平台上，由上料斗、下料斗、活动料板、位置信号开关、电液推杆组成，堆料时确认堆料方向，将活动料板置于正确位置上；所述的润滑系统为稀油润滑或干油润滑，其中减速器采用稀油润滑，其余部件均采用智能干油润滑系统。

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