刮板输送机的设计与使用

1 刮板输送机主要参数的确定
1.1 刮板输送机的主要结构 
刮板输送机主要由链条及链条上的刮板组成，根据用途可以设计成各种结构，如多进料口、中间卸料、不同倾斜角度。刮板输送机能以很大的倾角运行，且有较好的自清功能。刮板输送机还能设置链条断裂或阻塞保护开关和尾轮轴速度监测装置。

刮板输送机有几种类型的进料口：
一种是标准进料口，即在直接接收物料的刮板机顶部设有简单的开口，进料口要求能控制进料量(如闸门)，以免阻塞刮板机；
第二种是旁路或分流进料口，即物料被输送到刮板机缓冲斗，由进料口来控制进入刮板机的流量。由于物料的厚度由进料口控制，因此即便堵塞进料口，也不会阻塞刮板机。
另外还有一些其它进料方式。

刮板输送机链条有以下三种返回的方法：
①滚筒或扣链齿轮。链条直接置于塑料滚筒或扣链齿轮上，这种方式最经济，链条没有完全张紧时，有空间下垂，但不太适合较宽的刮板输送机，因为链条不太紧时，刮板有可能倾斜。
②导轨。链条上的塑料或聚乙烯刮板置于刮板机的整个钢轨上。
③托链槽。在物料输送层和链条返回层之间有一条托链槽，聚乙烯刮板就安装在这条托链槽上。这种类型常用于倾斜的刮板上。

1.2 输送量的确定 刮板输送机的输送量应满足生产工艺的要求。输送量(Q)取决于设计的配套设备，一般可按下式计算： Q(t/h)=3 600Avγ (1) 式中：A——输送截面积（m2）； v——链速（m/s）； γ——物料的堆积密度（t/m3）。
1.3 链速和输送截面的确定 在刮板输送机输送量确定后，链速和输送截面的确定主要考虑满足输送量的要求。由式(1)可知，要满足一定的输送量，既可选取较大的输送截面与较低的链速，也可选取较小的输送截面与较高的链速。如何选取更为合理，还要从整机结构和性能等方面综合考虑。链速低而输送截面大，机器会显得庞大笨重；链速高而输送截面小，则会加大磨损，缩短使用寿命，同时，速度太高还会破坏物料流动的稳定性，产生逆流悬浮，不但不能提高输送量，反而增大了功率损耗。对于这一问题， 常用能耗指标ω来衡量，其值为： ω=N/Q(S+H)(2) 式中：N——输送机的驱动功率（kW）； Q——输送量（t/h） S——输送机的输送距离（m）；刮板机 H——物料输送距离对应的垂直升高（m）。 能耗指标越小，设备的设计制造质量水平越高。因此链速和输送截面选择还应满足能耗指标最小原则。 1.4 功率的确定 刮板输送机所需功率是选择电动机的基础，其主要由输送物料的阻力决定。 ① 输送机重段运行阻力 WZ(kN)=(qf+q0f′)Lcosβ±(q+q0)Lsinβ(3) 式中：L——输送机设计长度(m)； β——输送机铺设倾角； f——物料在输料槽中移动阻力系数，f=0.6； f′——刮板链在输料槽中移动阻力系数,上链道f′=0.3,下链道f′=0.5； q0——刮板链单位长度重量（kN/m）； q——输料槽单位长度物料的重量（kN/m）， q=Qg/(3 600 v),g为重力加速度(m/s2)。 ② 输送机空段运行阻力 Wk(kN)=q0Lf′cosβ±q0Lsinβ(4) “+”、“－”号确定原则为：当物料沿倾角向上运行时取“+”号，向下运行时取“－”号。 ③ 输送机牵引力为 W0(kN)=Wz+Wk(5) ④ 电机功率(按等效功率计算) 最大功率Nmax(kW)=W0v/(102η) 式中：η——输送机总传动效率，取η=0.9。 空载时(最小)功率 Nmin(kW)=2q0Lω′vcosβ/(102η)(6) 等效功率 1.5 链条最大拉力 对于单机头驱动的刮板输送机，最大输送功率施加给刮板链的最大牵引力 Fmax(kN)=Nmaxkη′/v(8) 式中：k——电机最大力矩与额定力矩之比，k=2.3； η′——电机最大力矩时驱动总效率，η′=0.6（电机规定)。 2 刮板输送机主要零件的设计

2.1 刮板链的确定
2.1.1 单、双链的确定 输送机采用单链或双链，主要取决于整机的要求，以及槽宽和载荷的情况，一般情况下尽量选用单链，在输料槽宽度大且重载的情况下，单链不能满足工作负荷时，选用双链。另外，如果输送机有水平弯曲时，最好选用单链。刮板链中刮板的间距一般可取300~900 mm。
2.1.2 链条型号的确定 刮板输送机采用的输送链主要有高强度圆环链、叉型链和套筒滚子链等。高强度圆环链由单个链环环环相扣，形成链条。链环是用合金钢棒料折弯成形，然后在直线段对焊而成。这种链条允许链环在各个方向相互转动，适用于有垂直和水平等多方向弯曲要求的运输。叉型链由叉型链节和销轴组成，单个链节可以通过模锻、冲压钢板组合与精铸等多种加工方法成形。它具有结构简单、使用可靠和拆装方便等特点，并有较大的铰链间隙，链条在物料中通过时，铰链不易被挤死，所以使用范围较广。套筒链或套筒滚子链由内外链板、销轴、套筒(滚子)组成，通过套筒(滚子)与链轮啮合。链板为冲压件，也可由板材经激光切割。它具有转动灵活、磨损小、比压低和使用寿命长等优点。但更换时必须内外链板成对更换(2个节距)。只适用于平直或有垂直弯曲的运输场合。
2.1.3 链条规格的确定 链条规格的确定主要是满足其强度要求，链条的强度可用安全系数法计算。 链条的安全系数 K=λSpi/S≥5~6(9) 式中：λ——双链条负荷不均匀系数，一般取λ=0.8； Sp——链条断裂拉力(kN)； i——板链条的股数； S——最大输送功率施加给刮板链的最大牵引力（kN）。 由此可以求得所需链条的断裂拉力 Sp=KS/iλ 根据条件Sp≤[Sp]([Sp]为所选取链条的链条允许断裂拉力)选取相应规格。 除此之外，选择链条时还应掌握以下原则：链条耐磨性要好；运行过程中链条与中板的滑动摩擦阻力要小；链节容易安装和固定；链条具有耐冲击、耐热、耐冷和耐腐蚀的性能；在链轮齿强度允许的情况下，优先选用节距较小的链条及较多的链轮齿数，使运行平稳，降低冲击和噪声，减小链条的动负荷；在保证使用强度的情况下，选择许用载荷与工作载荷最为接近的链条，这样可充分发挥链条的承载能力，避免能源及材料的浪费。
2.2 刮板的设计
刮板输送机采用的刮板多为方形截面，有实心和空心两种形式，其输送效果较好。制造工艺为铸造或锻造，调质处理。刮板长度是一个比较重要的参数，它直接影响到刮板链与输料槽侧壁的间隙。间隙过大会降低输料槽中物料输送的平均速度，不利于增大物料的内摩擦力，也不利于克服物料与槽壁的外摩擦阻力，从而降低输送效率；间隙过小又会增大输送阻力，还有可能出现物料块嵌在输料槽与刮板链之间卡死刮板链的现象，影响正常输送。另外，若间隙太小，稍一跑偏，刮板链便与槽侧壁刮碰，加速刮板链与输料槽的磨损，甚至造成刮板链的损坏。因此，确定合适的刮板长度，保持正确的间隙值，对保证输送机正常工作，减少能量消耗，以及延长刮板链与输料槽的使用寿命都是至关重要的。间隙值（δ）的大小与物料的粒度、输料槽宽度等有关，但主要取决于粒度，可按式(10)确定间隙。 δ≥最大粒度/(2~4)+5(10) 表1为目前刮板输送机所使用的各种槽宽规格所对应的间隙值。间隙值可结合具体情况按上述值的20%上下浮动。
2.3 驱动装置的设计 机载刮板输送机常采用的驱动方式有：电机+限矩器+减速器、液压马达+减速器、低速大扭矩马达等，具体设计中应选用哪种驱动方式，还需要根据整台设备的具体结构要求而定。
2.4 链轮的设计刮板机 链轮需根据链条规格型号，依据标准进行设计，不同型式的链条应遵循不同的链轮标准。对于输送链轮来说，因为与之相配的链条通常节距较大，为了避免链轮尺寸过大，相对于传动用链轮，输送链轮的齿数一般都较少。输送链轮的齿槽常采用节线有分离量的齿槽形状，用这种齿形可使输送链条能通过铰链(滚子)在链轮根圆上作周向移动来补偿链条节距的变化。齿沟中心分离量Smin=0.04p(非机加工齿链轮)，Smin=0.08p(机加工齿链轮)。另外，输送链轮一般还要有齿沟端面倒角，其作用是使物料易于从齿槽内排出，避免堆积，造成跳链。
2.5 链条张紧装置的设计 输送机必须设有链条张紧装置，在运转前要进行紧链，目的是在输送链条中得到并保留规定的预紧力。预紧力是输送链的重要参数，预紧力太小时，松弛的链条会堆在机头链轮下，导致跳链或别卡；预紧力太大时，会加速链轮、链条、刮板和链道的磨损，也将导致输送机驱动功率的增加。所以保持链条的合适预紧力，对确保输送机无故障运行，延长链条、链轮和其它输送机部件的使用寿命非常重要。
① 张紧力的确定 刮板输送机一般只在机头部安装驱动装置，根据虎克定律推导得出链条的预紧力 F(kN)=Wz+3Wk/4(11) 所以，张紧力为 T=2F+Wk(12) ② 张紧装置的设计 由于刮板输送机紧链力都不大，所以常采用黄油缸张紧、调整卡片机械锁定装置，即先通过张紧油缸伸缩机尾链轮轴，达到要求的张力，再插入卡片锁紧，使用方便，安全可靠。

3 刮板输送机的正确使用与维护
3.1 提高输送量的措施 刮板输送机使用中遇到的问题之一是非满负荷运转。要想解决问题，首先必须精确测出输送机的输送量。如果刮板输送机达不到额定输送量，可以从以下几个方面来寻找原因，从而找到解决问题的办法。
① 检查刮板输送机的速度。在安装和维护时，驱动装置上的滑槽可能安装不正确，或者驱动装置上的皮带松弛而打滑，使输送机在低于额定转速下运转。 ② 检查刮板输送机内的物料厚度是否合理。物料厚度不合理有几个原因：一是输送机安装的倾斜角度不合理，而通常输送机只能在某个倾斜角度内运行才最佳。另一个原因是由于输送机进料不顺畅或不充足。例如，进料设备不匹配，进料门不正常，进料口有障碍物等。针对不同问题采取相应的措施，增加物料的厚度和进料均匀度。
③ 增加刮板输送机的输送量，除增加链条速度，卸料口也可相应加长。

3.2 防止积料的方法
对于中间卸料的刮板输送机，积料是使用中的另一大问题。刮板输送机可以设计成多个中间卸料点的方式，但是多个中间卸料点使积料的可能性大大增加，最终使物料堵塞输送机的头部或者引起交叉污染。
防止积料问题可采取如下措施。
① 尽量加长中间卸料口的长度，这样物料在到达卸料口的末端前，有足够的时间卸掉。卸料口的长度随物料的厚度和链条速度的不同而不同。一般来说，卸料口长一些为好。大多数典型卸料口长度应该在90 cm以上。另外，卸料门下的过渡部分不应该阻碍物料通过卸料口的自由流动。
② 设有中间卸料口的刮板输送机一般应在链条上加装一些回料斗。少量的谷物或饲料不能在中间卸料口卸掉，而被输送到输送机的头部，如果头部的门是关闭的，物料最终会在头部堆积。回料斗拾起没有下去的物料，带到输送机的尾部，并被传送到卸料口。

3.3 日常维护工作
尽管刮板输送机有较好的可靠性，但是必须经常维护和保养，才能保证它的高效、安全运转。根据刮板输送机的结构特点，其日常维护应从以下几个方面进行。
① 经常检查运转是否正常，是否有不正常的噪声，发现故障应及时停机排除。
② 运行过程中严防铁块、大块硬物等混入槽内，以免损坏设备。
③ 定期清除输送机内的麻绳等杂物，以免缠绕链条后使电机过载，损坏电机和减速器。
④ 检查链条销子是否断裂或松动，及时更换或修复；检查刮板是否损坏或磨损。如果有弯曲变形或丢失的刮板，应及时更换或修补。聚乙烯刮板有划痕或沟槽表示可能有其它问题。 ⑤ 检查链条、滚筒和扣链齿轮是否过度磨损。
⑥ 严格按照产品说明书，定期给轴承、齿轮和减速器等添加润滑油。
⑦ 定期检查所有安全保护装置，确保它们能可靠动作。
⑧ 定期检查所有螺栓联接的紧固程度，如发现松动应及时拧紧。
⑨ 经常检查和调整驱动皮带或链条的张紧度。对于刮板输送机来说，保持合适的链条张紧度是最关键的日常维护工作之一。链条既不能太紧也不能太松，链条过紧易引起过早磨损以及链条、扣链齿轮和轴承等发生故障，链条张紧度不够可能引起链条断裂。如果链条不够紧，它就可能挂住滚筒或导轨而损坏。当刮板输送机正常运转时，链条一般应有少许松弛，滚筒式返回输送机的滚筒之间，一般应该有6.35~12.70 mm的链条垂度。对于导轨式或托链槽式返回输送机，当链条从头部齿轮下来时，应该有少许链条垂度，一般是12.7~25.4 mm。链条运转一段时间后，会慢慢变长或下垂，刮板有可能绊住导轨或托链槽，因此要经常检查，防止这种情况发生。

4 结语 刮板输送机是饲料工业不可缺少的运输工具。虽然刮板输送机的生产已达到标准化、系列化和通用化，但其类型、结构、规格较多，合理选择仍然显得十分重要，这对充分发挥设备的性能，保持机器正常运行具有重要作用。刮板机配件   刮板输送机的安装、使用、维修、管理等方面工作也十分必要，对刮板输送机进行科学使用和精心维护，可以大大减少故障，提高生产效率。近年来，人们从结构上、强度上和制造工艺上对刮板输送机进行了不断的研究和改进，使它更加完善耐用，相应随着刮板输送机设计和制造技术的进步和发展，刮板输送机将在饲料工业中发挥更大的作用。