裝船機溜筒選型分析

申小強

大連華銳重工集團股份有限公司 大連 116013

0 引言

溜筒是裝船機裝載船舶的重要喂料裝置，安裝于裝船機懸臂頭部。溜筒形式主要根據(jù)所裝載物料的物理特性、船舶尺寸、船舶吃水、碼頭水位變化、環(huán)保要求等參數(shù)確定。本文詳細(xì)分析了不同種類的裝船機溜筒，以及不同溜筒的技術(shù)特點、部件構(gòu)成等，進而為裝船機溜筒的設(shè)計、選型提供詳實、有效的依據(jù)，并達(dá)到全面提升技術(shù)水平的目的。

1 溜筒分類

溜筒按照不同的分類方法，可分為多種形式。按照溜筒的幾何形狀分類，主要可分為導(dǎo)料板、直溜筒、伸縮溜筒、折線溜筒、螺旋溜筒等形式（見圖1）。按照溜筒的組成材料分類，主要可分為鋼制溜筒、陶瓷溜筒、布袋溜筒等形式（見圖2）。按照環(huán)保要求分類，主要可分為無除塵溜筒、灑水或水霧除塵溜筒、負(fù)壓除塵溜筒等形式（見圖3）。按照裝載平艙要求分類，主要可分為非拋料溜筒、拋料鏟自動拋料溜筒、投擲機強制拋料溜筒等形式（見圖4）。

圖2 按照溜筒的組成材料分類

圖3 按照環(huán)保要求分類

圖4 按照裝載平艙要求分類

2 不同種類溜筒的技術(shù)特點

2.1 不同幾何形狀的溜筒

1）導(dǎo)料板 該類型溜筒也可稱為無實體溜筒，僅靠導(dǎo)料板調(diào)整角度，將物料由裝船機臂架拋射至船艙。該類型溜筒因具有自由拋料的特點，使初始裝載時司機不易控制落料點位置，適用于小型敞口駁船或艙口較大的大型船舶。其不具備平倉和緩沖功能，適用于裝載密度較大的礦石類散料裝載，如鐵礦石等。因物料自裝船機臂架拋射后即暴露在船艙外部，環(huán)保性能不高，優(yōu)點是不必考慮溜筒堵料問題，裝載效率高，后期維護量小。

2）直溜筒 該類型溜筒主要是相對折線、螺旋溜筒而言，是指單節(jié)固定、不可調(diào)整長度的溜筒，也是最常見的溜筒之一，廣泛應(yīng)用于礦石、煤炭、水泥、沙石、糧食、化肥等散裝物料的裝載。該類型溜筒通常配有擺動機構(gòu)，可使溜筒在裝船機臂架俯仰過程中保持豎直，筒體下部可根據(jù)平艙要求配備拋料鏟。其缺點是溜筒長度不能改變，設(shè)計時需充分考慮溜筒進入船艙的尺寸，以及裝船機在移艙過程中溜筒與船體的相對位置。

3）伸縮溜筒 伸縮溜筒是最常見的溜筒形式之一，適用于大多數(shù)散裝物料的裝載，其特點是溜筒長度可調(diào)節(jié)，能滿足大型船舶高水位空載、低水位滿載情況下船體高度落差大的工況使用。在工作時，溜筒出口盡量貼近船艙底部，可有效降低粉塵的外溢。溜筒伸縮機構(gòu)通常由卷揚機組成，各伸縮節(jié)筒體內(nèi)部設(shè)置定位滑道，保證各筒節(jié)伸縮自如。溜筒底部也可配置拋料鏟，用于有平艙需要的物料裝載。

4）折線溜筒 折線溜筒通常由鋼絲繩驅(qū)動折疊各折線段，以達(dá)到溜筒伸縮的目的。其折線角度可降低物料沖擊載荷，適用于有緩沖要求的物料裝載，可降低物料的破損，與螺旋溜筒相比可縮短溜筒的整體高度，為裝船機避讓運輸船提供了便利條件，但對于流動性差的物料不適用。

5）螺旋溜筒 該類型溜筒主要用于糧食、飼料、化肥、以及袋包等散裝、袋裝物料的裝載。其螺旋角有效降低了物料下降速度，對流動性好、有防破損要求的物料特別適用。缺點是螺旋溜筒長度固定，不能伸縮，在裝船機方案設(shè)計時，需考慮溜筒長度與裝船、移艙、避船等相關(guān)工況的匹配性。

2.2 不同材質(zhì)的溜筒

1）鋼制溜筒 鋼制溜筒適用于絕大多數(shù)散裝物料，溜筒筒體內(nèi)部可根據(jù)所輸送物料的硬度和磨損性配置不同物理特性的耐磨襯板，如礦石等可配置耐磨鋼、堆焊板等類型的襯板，煤炭等可配置耐磨鋼、陶瓷等類型的襯板，糧食、飼料、化肥等可配置不銹鋼、高分子材料等類型的襯板。

2）陶瓷溜筒 該類型溜筒通常為多個小型陶瓷錐筒由鋼絲繩串聯(lián)組成，溜筒可伸縮，溜筒外部按照環(huán)保要求可配置帆布外套。各錐筒相互嵌套，使所輸送的物料在下落時形成折線輸送路徑，在各錐筒壁間緩沖，可稱為折線錐形溜筒（見圖5），同時該類型溜筒也可制成使物料不走折線的形式，可稱為直線錐形溜筒（見圖6）。這2種溜筒在相同輸送條件下，當(dāng)溜筒最大伸長量一致時，無折線形式的溜筒其收縮后長度相對更小，質(zhì)量更輕，錐筒磨損率更低。

圖5 折線錐形溜筒

圖6 直線錐形溜筒

3）布袋溜筒 該類型溜筒通常用于飼料、面粉、化肥等磨損率小的物料，溜筒下部通常配有橡膠擋塵簾，工作時擋塵簾覆蓋在物料表面，可有效阻擋粉塵擴散。因其組件材質(zhì)柔軟，溜筒局部可隨物料的堆高而升高，通常其下部配有料堆高度感應(yīng)開關(guān)，溜筒伸縮機構(gòu)會隨開關(guān)的動作而將溜筒縮短，以達(dá)到溜筒隨料堆升高而自動縮短的目的。

3 溜筒組件

3.1 溜筒的組成

如圖7所示，常見的伸縮溜筒主要包括接料斗、溜筒擺動機構(gòu)、溜筒回轉(zhuǎn)機構(gòu)、溜筒伸縮機構(gòu)、溜筒筒體、拋料鏟和拋料鏟擺動機構(gòu)等部件。其中，接料斗與裝船機臂架頭部溜槽鉸接，用于承接臂架帶式輸送紅軍輸送過來的物料；溜筒筒體為溜筒的主要結(jié)構(gòu)件；溜筒擺動機構(gòu)常采用液壓缸、電液推桿驅(qū)動，用于保證溜筒隨裝船機臂架俯仰動作時保持豎直，或調(diào)整溜筒至特定角度裝卸物料，也用于裝船機不工作時鎖定溜筒。溜筒伸縮機構(gòu)常用電動卷揚機驅(qū)動，用于調(diào)整溜筒的工作長度。拋料鏟擺動機構(gòu)通常由液壓缸或電液推桿驅(qū)動，用于調(diào)整拋料鏟拋料角度，進行平艙作業(yè)。溜筒回轉(zhuǎn)機構(gòu)與拋料鏟配套使用，用于旋轉(zhuǎn)拋料鏟，溜筒回轉(zhuǎn)機構(gòu)的位置可布置于溜筒上部，使溜筒整體轉(zhuǎn)動，也可布置在下方，只轉(zhuǎn)動拋料鏟。

圖7 伸縮溜筒

3.2 溜筒組件

1）拋料系統(tǒng) 如圖8所示，常見的溜筒拋料系統(tǒng)有固定角度拋料、可調(diào)角度拋料、投擲機拋料等形式。

圖8 拋料形式

①固定角度拋料 該類型拋料系統(tǒng)應(yīng)用相對較少，其主要用于硬度小、磨損性低的物料，物料流動性差，需采用拋料的形式裝載，固定角度的拋料鏟維護量少，但磨損量相對較大。

②可調(diào)角度拋料 是一種應(yīng)用最為廣泛的拋料系統(tǒng)，大多數(shù)礦石、煤炭、化肥、硫磺等均可采用，裝船機正常工作時很少使用拋料功能，待需要平艙時，拋料鏟調(diào)整拋料角度用于平艙作業(yè)。

③投擲機拋料 主要用于流動性極差的散裝物料及袋包等物料，如木片、散糖裝船通常需采用投擲機。值得注意的是，螺旋溜筒通常溜筒下部會配置投擲機拋料系統(tǒng)，另外投擲機也可用于堆場堆料機。

2）除塵系統(tǒng) 除塵系統(tǒng)大體可分為無動力除塵、水霧除塵、干式除塵等形式。

①無動力除塵 又可分為裙邊防塵（見圖9a）和夾層套管除塵（見圖9b）。該類型除塵系統(tǒng)用于粉塵相對較少的物料，如顆粒飼料、散糖等；溜筒工作時，溜筒底部的裙邊覆蓋在料堆表面阻擋粉塵外溢（見圖9c）。裙邊防塵升級版是在溜筒底部設(shè)置裙邊的基礎(chǔ)上再增設(shè)溜筒夾層。以陶瓷溜筒為例，溜筒底部設(shè)置裙邊，并在其套筒外部設(shè)置防塵套管，使溜筒與套管間形成夾層（見圖9b）。當(dāng)物料下降時，溜筒主通道間氣流在物料帶動下流速加快，夾層間氣流相對較低，根據(jù)伯努利原理，2層間產(chǎn)生空氣壓力差，粉塵被壓制在主通道內(nèi)，以達(dá)到除塵的效果。

圖9 無動力除塵系統(tǒng)

②水霧除塵 按照水霧顆粒度大小可分為灑水除塵、水霧除塵、干霧除塵等形式，其共同特點是需噴水達(dá)到除塵的效果，主要用于礦石、煤炭等不懼水的散裝物料。水霧除塵主要由供水系統(tǒng)、儲水系統(tǒng)、加壓系統(tǒng)、空壓機系統(tǒng)（純?yōu)⑺到y(tǒng)除外）、噴水系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等組成，其中供水系統(tǒng)主要有水纜卷盤供水、儲水槽供水、水栓供水等形式；噴水系統(tǒng)主要有噴嘴噴水、霧炮噴水（見圖3b）等形式。當(dāng)冬季采用水霧除塵系統(tǒng)時，整個除塵系統(tǒng)常采用電伴熱做系統(tǒng)保溫。

③干式除塵 此類除塵系統(tǒng)主要用于不可沾水的散裝物料，如糧食、水泥、散糖等。干式除塵主要有集中負(fù)壓除塵（見圖3c）和單點布袋除塵（見圖10）2種形式，其中集中負(fù)壓除塵系統(tǒng)需要布置較復(fù)雜的除塵管路，整體驅(qū)動系統(tǒng)耗能較大。

圖10 單點布袋除塵

3）溜筒擺動系統(tǒng) 常見的溜筒擺動系統(tǒng)僅用于維持溜筒在裝船過程中保持直立狀態(tài)和非工作時鎖定溜筒，也有部分裝船機為達(dá)到最大程度的平艙裝船效果，需要在裝船作業(yè)時傾斜溜筒。溜筒擺動系統(tǒng)大體可分為鋼絲繩擺動系統(tǒng)和液壓擺動系統(tǒng)2種，其中鋼絲繩擺動系統(tǒng)是設(shè)置一套溜筒擺動鋼絲繩補償纏繞系統(tǒng)（見圖11），利用臂架俯仰帶動溜筒擺動，以達(dá)到溜筒始終豎直的

圖11 溜筒擺動鋼絲繩補償纏繞系統(tǒng)

目的；液壓擺動系統(tǒng)通過設(shè)置在溜筒上部的液壓缸驅(qū)動，可實現(xiàn)單平面擺動（見圖12a）和立體擺動（見圖12b）。

上述單平面擺動溜筒與弧形溜筒整體回轉(zhuǎn)組合時，可實現(xiàn)擺動加回轉(zhuǎn)（見圖12c）功能，也可實現(xiàn)立體擺動的目的。

圖12 溜筒擺動系統(tǒng)

4 總結(jié)

通過對各類型的溜筒及其組件進行分析、比較，研究了各類型溜筒的適用范圍。為裝船機溜筒的選用、設(shè)計提供參考。

各類型溜筒間可相互借鑒、各組件間也可相互組合，例如：伸縮溜筒下部配備拋料鏟、溜筒回轉(zhuǎn)機構(gòu)，可以通過溜筒伸縮、回轉(zhuǎn)、拋料來調(diào)整落料的位置和高度，實現(xiàn)很好的平艙作業(yè)要求，適應(yīng)不同船型。在裝船機溜筒設(shè)計時，可按照所裝載物料的物理特性、碼頭水文、裝載船舶吃水等情況選擇最合適、可靠、先進的溜筒。