YWX-20型桅杆式卸蔗机的应用

莫建德

（广东省湛江农垦第一机械厂，广东　湛江　524037）

YWX-20型桅杆式卸蔗机的应用

莫建德

（广东省湛江农垦第一机械厂，广东湛江524037）

原料甘蔗的卸落是甘蔗制糖企业压榨车间重要的工艺过程，其主要作用是在最短的时间内将原料蔗卸落并输送到蔗槽，其目的是既要保证原料蔗的新鲜度以提高产糖率，又要即时全负荷送料以满足其榨量的要求，提高设备的利用率。桅杆式卸蔗机就是满足卸蔗要求的主要设备，介绍桅杆式卸蔗机的用途、构造特点、技术性能参数及采用的技术和创新点。

桅杆；构造特点；卸蔗作业

1　概述

目前，国内甘蔗制糖企业传统的卸蔗工艺是在将甘蔗装上运输车之前，先在车箱内放置好钢丝绳；甘蔗运送至糖厂后，利用桥式起重机将甘蔗吊起，放置到称蔗台上；称蔗台将甘蔗输送到喂蔗台，再根据撕裂机喂入量的大小，由喂蔗台适量喂入。

该工艺流程的不足之处主要有：以日榨4000t制糖企业为例，一是投资成本高（见表1）。新建一家制糖企业，用于卸蔗系统的投资达594万元。二是运行成本、能耗高（见表2）。每个榨季需要使用钢丝绳3000条左右，每个榨季的钢丝绳费用约30万元。三是效率低。每卸一车甘蔗约需10min。四是适应性受限制。不适用于节段式甘蔗的卸落。五是安全性差。该工艺要求操作工人爬上运蔗车挂钢丝绳，称蔗台上解钢丝绳，容易发生人生安全事故。

表1　新建制糖企业的传统桥式卸蔗系统投资

表2　传统桥式卸蔗系统每个榨季的运行成本

国外甘蔗制糖企业为了减少投资，降低运行成本，提高卸蔗效率，均采用桅杆式卸蔗机卸蔗。为了满足国内外糖厂的需求，YWX-20型桅杆式卸蔗机由我厂自主研发，是专门为东南亚、非洲糖厂吊卸蔗作业而设计的糖厂设备。

2　桅杆式卸蔗机的用途

桅杆式卸蔗机是用来卸载16吨拖车上的切短的甘蔗和整根甘蔗。拖车顶部有篮式铰链枢轴，允许它们将甘蔗卸到倾斜喂料台的背板上，实现起升作业的专用卸蔗机。该机为油缸液压式升降机械，在自由端通过带有滑轮的液压油缸用钢丝绳操控吊钩。油缸能在同一时间内分别完成甘蔗起吊、卸蔗程序。设有电动、手动控制操作方式。该卸蔗机的额定起重量为20t，起升高度为11m。目前已在非洲、东南亚糖厂卸蔗作业。

3　主要构造及技术参数

桅杆式卸蔗机由桅杆本体、起升系统、液压控制系统、电气控制和操作室等部分组成，结构见图1。卸蔗机工作见图2。

图1　桅杆式卸蔗机结构示意图

卸蔗油缸固定在桅杆本体上，油缸工作采用PLC控制，活塞向下运动为吊卸蔗，活塞向上运动为卸吊钩。并由配重装置使吊钩返回原起点位置。主要技术参数如下。

油缸额定压力： 250kN

最大起重量：20t

油缸最大推力： 61t

油缸最大拉力： 33.9t

卸蔗升降行程： 11000mm

油缸活塞行程： 6500mm

起升速度：上行：0～50mm/s；下行：0～34mm/s

图2　桅杆式卸蔗机工作图

油缸一个工作周期：321s

外形尺寸：6900mm×4300mm×16400mm

桅杆式卸蔗机油缸参数计算：

液压缸无杆推力：P1=2.5πD2×0.95ρ=2.5× 3.14×1402×0.95×250=36541750（N）=36.5（t）

液压缸有杆推力：P2=2.5π（D2-d2）×0.95ρ=2.5× 3.14×（1403-802）×0.95×250=24609（N）=24.6（t）

液压缸储油量：V=πD2S/Qx103=3.14×1402× 700/63×103=6.84（L）

活塞伸出时移动速度：V1=40Q/πD2=40× 63/3.14×1402=4100（mm/min）

活塞缩时移动速度：V2=40Q/π（D2-d2）=40× 63/3.14×（1402-802）=6100（mm/min）

4　关键技术

桅杆式卸蔗机改变现制糖企业有卸蔗工艺，利用液压系统升降机构，将甘蔗吊起翻侧卸到倾斜喂料台的背板上，然后由喂蔗输送机喂入撕裂机进行甘蔗撕裂。卸蔗机目前已在非洲、东南亚糖厂正常运行卸蔗作业。使用场合比较特殊，要求安全系数非常高，在卸蔗机设计之初就把卸蔗机能够更加安全、可靠、稳定、简便的工作运行作为主要的研究课题。因此在设计中采用以下的关键技术。

第一，结构设计选用了比价简单明确的受力模型，并采用ANSYS有限元软件对整机结构进行计算和优化，力求使结构受力明确，避免应力集中，结构自重轻，并对结构进行了屈曲稳定性分析，计算时不仅考虑了正常工作工况，还考虑了安装、维修工况。

第二，起升机构采用先进的安全保护系统，包括制动器管理、急停保护、超速保护、超程保护、电机保护、载荷承重与力矩保护、恒功率升速给定和大风报警。

第三，卸蔗机设置了详细的故障检测分析系统和防误操作系统，能够高效快捷的反应卸蔗机的故障情况和避免卸蔗机因误操作引起的安全事故。

5　使用与分析

YWX-20型桅杆式卸蔗机已有8台投入非洲、东南亚糖厂卸蔗作业使用，使用结果表明，达到设计要求，安全性能高，有效解决小型运蔗车卸蔗困难问题，卸蔗效率高，产品质量的稳定性好，功率消耗低。以下是桅杆式卸蔗机和桥式卸蔗机的对比分析，如表3、表4、表5。

表3　桅杆式卸蔗机和桥式卸蔗机工艺投资成本对比

如表3所示，节省投资成本474万元。

表4　桅杆式卸蔗机和桥式卸蔗机工艺运行情况对比

如表4所示，每个榨季桅杆式卸蔗机不需要另配起吊钢丝绳（运蔗车自带篮式铰链）；减少钢丝绳3000条左右，相对桥式卸蔗机，每天只需24名操作工人，减少操作工人12人；每卸一车甘蔗只需工作时间6min，减少工作时间4min，配套功率18.5kW，少145.5kW。

表5　桅杆式卸蔗机和桥式卸蔗机工艺运行成本对比

如表5所示，节省运行成本79.2万元。

综上所述，用户新建糖厂采用桅杆式卸蔗机工艺，至少可节省投资成本474万元投资；使用新工艺，每个榨季可增收节资79.2万元。

桅杆式卸蔗机工艺的优点：节省投资、节能降耗、节约成本、工效高、适用性广、安全性好。

6　小结

YWX-20型桅杆式卸蔗机通过试验使用，结果符合产品企业标准，完全达到设计要求，可以满足生产能力4000t/d糖厂生产要求。该机结构设计合理，结构紧凑，机构运行平稳，操作方便准确。性能稳定可靠，已定型生产。

［1］桅杆式起重机主体金属塔架的结构优化.蔡珍红《重庆建筑大学学报》，1996（3）:49-55.

［2］基于PLC摔制的桅杆式起重机.王跃军、张芳、齐明明《机械管理开发》，2011（1）200-200.

TS244.2

B

2095-820X（2016）02-04

2016-01-20

莫建德（1961.11.26），民族，汉族，热作机械高级工程师，主要研究方向：橡胶初加工设备、农业机械、糖机设备，Email：m jd268@163.com。