堆料機(jī)懸臂皮帶機(jī)設(shè)計(jì)的改進(jìn)

摘 要:堆料機(jī)懸臂皮帶機(jī)投入使用以來(lái)，皮帶經(jīng)常跑偏，改向滾筒表面護(hù)膠磨損嚴(yán)重，皮帶出現(xiàn)磨損并且使用壽命較低。根據(jù)故障現(xiàn)象進(jìn)行了分析，并對(duì)懸臂皮帶機(jī)進(jìn)行了重新核算與改進(jìn)。通過(guò)改進(jìn)，皮帶機(jī)未出現(xiàn)異常打滑，皮帶表面及接頭處磨損不大，滾筒護(hù)膠磨損程度大為減小，取得了較好的效果。

關(guān)鍵詞:堆料機(jī)皮帶機(jī)張力配重

中圖分類號(hào):U653文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1674-098X(2011)06(a)-0005-02

1 概況

懸臂皮帶機(jī)是堆料系統(tǒng)的最后一環(huán)，通過(guò)皮帶機(jī)可以將翻卸系統(tǒng)輸送的煤炭傳送并堆放至堆場(chǎng)。懸臂皮帶機(jī)位于堆料機(jī)懸臂支架上，主要由驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、滾筒、拖輥和配重等組成。主要技術(shù)參數(shù):最大輸送能力:6050t／n，帶寬:B=2000mm，水平長(zhǎng)度L=39.5m，帶速V=4.6m/s，最大傾斜角度ε=12.1°。

2 懸臂皮帶機(jī)存在的問(wèn)題

(1)堆料機(jī)自投產(chǎn)以來(lái)，懸臂皮帶機(jī)跑偏故障時(shí)有發(fā)生，導(dǎo)致煤炭撒漏嚴(yán)重，翻堆作業(yè)流程頻繁中斷，嚴(yán)重影響翻卸生產(chǎn)效率，同時(shí)擋料膠皮磨損嚴(yán)重。

(2)懸皮相繼發(fā)生斷裂的作業(yè)量約為700萬(wàn)t，皮帶的使用壽命短。

(3)使用過(guò)程中，配重及改向滾筒表面護(hù)膠磨損嚴(yán)重，僅使用1年就嚴(yán)重磨損，需重新包膠。

(4)在懸皮靜態(tài)空載情況下，承載側(cè)懸皮邊緣與兩側(cè)承載托輥發(fā)生脫離。

3 問(wèn)題分析

(1)針對(duì)懸皮跑偏頻繁問(wèn)題通過(guò)進(jìn)行落料口改造，調(diào)整落料點(diǎn);進(jìn)行導(dǎo)料板改造，強(qiáng)行物料居中;調(diào)整滾筒、托輥等方法對(duì)懸皮進(jìn)行調(diào)偏，但效果一直不佳，而且皮帶本身無(wú)歪斜，接頭也很正，所有影響皮帶跑偏的因素均已基本排除。在此情況下，我們將問(wèn)題集中在懸皮張力的設(shè)定上，張力過(guò)大易導(dǎo)致皮帶橫向載荷分布不均、懸皮運(yùn)行不穩(wěn)定，易發(fā)生跑偏。

(2)如果皮帶張力大，皮帶與滾筒接觸面壓力大，護(hù)膠與皮帶間存在較大摩擦力，護(hù)膠磨損快。

(3)針對(duì)輸送帶使用壽命問(wèn)題，我們采用赫特澤爾(Hetzel)輸送帶壽命計(jì)算式對(duì)懸皮的最大輸送量(即使用壽命)進(jìn)行了計(jì)算:Q0＝Q×a×b×c×d1×d2×d3×d4×d5

式中:Q—可持久耐用的輸送量(查表Q取1000萬(wàn)噸);a—與覆蓋膠拉伸強(qiáng)度有關(guān)的耐用度(查表取100%);

b—與上覆蓋膠厚度有關(guān)的耐用度(查表取120%);c—與物料種類有關(guān)的耐用度(查表取110%);

d1～d5—與裝載點(diǎn)有關(guān)的耐用度(查表取d1=100%，d2=90%，d3=100%，d4=90%，d5=120%);

Q0=1283萬(wàn)t。

但是堆料機(jī)懸臂皮帶實(shí)際使用壽命約為700萬(wàn)t，與其預(yù)期使用壽命存在較大差距，表明實(shí)際使用壽命短是由于皮帶張力過(guò)大造成的。

4 懸皮張力計(jì)算驗(yàn)證

帶式輸送機(jī)的工作需要最小輸送帶張力，以滿足傳動(dòng)滾筒通過(guò)摩擦力傳到輸送帶上，并限制輸送帶垂度以利于降低運(yùn)行阻力。

4.1 滿足皮帶不打滑的最小輸送帶張力計(jì)算:

為了通過(guò)摩擦力傳遞在啟動(dòng)、制動(dòng)和穩(wěn)定工況下出現(xiàn)的總的滾筒圓周力Fmax，需要一定的最小輸送帶繞入張力和繞出張力。如圖1所示:繞入張力為T1，繞出張力為T2，當(dāng)最大滾筒圓周力Fmax>0時(shí)，(T1－T2=Fmax，T1/T2≤eμα)。

式中:μ—輸送帶和滾筒間的摩擦系數(shù)，0.25α—輸送帶在滾筒上的包角，α=1800

從而有T2≥1/(eμα-1)Fumax

皮帶圓周驅(qū)動(dòng)力Fmax計(jì)算:

原始參數(shù):輸送能力:Iv=6050t/h

皮帶機(jī)長(zhǎng)度L=39.5m;

提升高度H=8.5m;

皮帶寬度B=2m;

皮帶速度V=4.6m/s;

圓周驅(qū)動(dòng)力:Fmax=C·FH＋FＳ＋FＳＴ

式中:FＨ—主阻力

FＳ—特種阻力;

FＳＴ—傾斜阻力;

C—系數(shù)(附加阻力)，C=3.5;

(1)主阻力FH的計(jì)算:

FＨ=FH1+FH2

FH1=f·L·g(qRO+qRU+2qBcosδ)

FH2=f·lm·g·qg·cosδ

其中:FH:主阻力;

f:摩擦系數(shù) 取f =0.022;

L:皮帶長(zhǎng)度(滾筒中心距離)L=39.5mg:9.8m/s;

qRO:承載分支每米機(jī)長(zhǎng)托輥旋轉(zhuǎn)部分質(zhì)(38.333kg/m);

qRU:回程分支每米機(jī)長(zhǎng)托輥旋轉(zhuǎn)部分質(zhì)量(13kg/m);

qB:承載分支和回程分支每米輸送帶的質(zhì)量(51kg/m);

δ:設(shè)備在運(yùn)行方向的最大傾斜角(12.1°)；

qg:每米輸送物料的質(zhì)量(365.34kg/m)；

lm:輸送物料段長(zhǎng)度(39m)；

則FH1=1286.5N;

FH2=3003.7N;

FH=FH1＋FH2=4290.2N。

（2)特種阻力FS的計(jì)算:

FS=Fε+Fgl+Fr

其中:Fε:托輥前傾阻力；

Fgl:輸送物料與導(dǎo)料擋板間的摩擦阻力；

Fr:輸送帶清掃器的摩擦阻力；

Fε=Cε·μ0。Lε(qB＋qG)×gcosδsinε

其中:Cε:托輥槽角的槽角系數(shù)(0.43)；

μ0:托輥和皮帶間的摩擦系數(shù)(0.4)；

Lε:裝有前傾托輥的皮帶長(zhǎng)度(26.3m)；

ε:托輥軸線相對(duì)于輸送帶縱向軸線的前傾角(2°);

則Fε=637N。

輸送物料與導(dǎo)料擋板間的摩擦阻力:

Fgl=μ2Ιv2ρgL1/v2b12

其中:μ2:物料與擋板間得摩擦系數(shù)(0.7)；

Ιv:輸送能力，Ιv=1.769m3/s;

ρ:物料的松散密度，ρ=950kg/m3；

L1:裝有導(dǎo)料擋板的設(shè)備長(zhǎng)度，10m；

b1:導(dǎo)料擋板內(nèi)部寬度，1.3m；

則Fgl=5703N。

輸送帶清掃器的摩擦阻力很小，忽略不計(jì)。

FS=Fε+Fgl+Fr=6340N

（3)傾斜阻力Fst的計(jì)算:

Fst=qg.H.g=30429.5N

（4)圓周驅(qū)動(dòng)力Fmax=51784.5N。

T2≥1/(eμα-1)Fmax≥43153N=4.4t

所以滿足皮帶傳動(dòng)最小張力為4.4t。

4.2 限制輸送帶垂度的最小輸送帶張力計(jì)算:

上分支(承載):T0=g(qB＋qG)a0/8hr

下分支(回程):TU=gqBau/8hr

式中:a0—上分支托輥間距(1.2m);

au—下分支托輥間距(3.0m);

hr—相對(duì)垂度0.01;

T0=6.245t;

TU=1.9t。

由以上計(jì)算可看出，同時(shí)滿足皮帶不打滑和垂度要求前提下，應(yīng)限制輸送帶最小張力為:6.245t。懸臂皮帶機(jī)配重選用重錘張緊方式，重錘重量應(yīng)該為12.49t。而堆料機(jī)配重實(shí)際為24.6t，遠(yuǎn)大于計(jì)算值，說(shuō)明堆料機(jī)懸臂皮帶原有張力設(shè)置過(guò)大。根據(jù)計(jì)算結(jié)果將懸臂皮帶機(jī)配重均減去了12t，從而將皮帶張力降低為設(shè)計(jì)使用要求值。

5 改進(jìn)后效果

改進(jìn)后，懸皮皮帶機(jī)運(yùn)行正常，在作業(yè)800萬(wàn)t后還未出現(xiàn)皮帶打滑異常，皮帶表面及接頭處磨損不大，滾筒護(hù)膠磨損程度大為減小，皮帶跑偏現(xiàn)象明顯減少，此次改造效果較好。

參考文獻(xiàn)

[1]宋偉剛.通用帶式輸送機(jī)設(shè)計(jì).機(jī)械工業(yè)出版社.2006.

[2]徐灝.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè).第4卷.機(jī)械工業(yè)出版社.1995.第31篇92－108.