輸送機啟動和停止時作用于膠帶上的縱向張力

武世鵬 閆 浩

（北方重工集團有限公司，遼寧 沈陽 110027）

1 概述

本文考慮這兩種啟動扭矩準則（啟動扭矩的大小于啟動扭矩速度），并對這兩種情況作出了分析。同時還應注意任何制動扭矩的大小和制動力扭矩的速度變化，無論是內部的還是外界因素，都能誘發高張力。對輸送機所做的試驗項目見圖1。

圖1 用于情況分析（1）中的輸送機見圖

該機技術參數如下：（1）水平輸送帶。（2）中心距為950m。（3）膠帶：型號為1250，材質是聚氯乙烯纖維，寬度1200mm，設計載荷能力為1500t/h。

2 輸送機的啟動

帶有直連式電機的恒量液力聯軸節被用來啟動和驅動輸送機。如果假定輸送機系統是一種扭矩不變的機器（即：需驅動膠帶的扭矩在任何速度范圍內都是不變的），并且假定其系統的慣性是一種實體（即：無膠帶拉伸延長）。這樣，輸送機的啟動可以很容易地進行模擬計算。無載帶速曲線于哈里森最小的啟動——停止張力曲線極為相似（但載荷膠帶曲線于其相似處極小）。啟動時間于帶速成正比。但是，實際輸送機扭矩力不是恒定的，膠帶也不是剛性體。這些帶速曲線圖清楚表明確實存在著某種沖擊波，帶速的瞬間變化說明沖擊波能使膠帶產生高張力。

沖擊波通過膠帶的沖擊速度Vs可按下列公式計算：

對無載膠帶（運行速度較慢時）沖擊波的速度是：

對有載膠帶（運行速度較慢時）沖擊波的速度是：

有載膠帶以最大速度運行時，沖擊速度較小是因為被運物料起了減振作用。這些沖擊波的出現頻率及大小歸根結底取決于時間比tA/tu，而這種時間比則由驅動裝置的扭矩力的變化的時間tA和低速運轉時波動周期tu決定的。低速運轉的波動周期tu是1.7秒并不能改變一它只取決于膠帶類型和膠帶長度。對任何特殊的輸送機來說，沖擊波的出現頻率與沖擊量的大小是由加速膠帶運轉的疊加扭矩力所需的時間tA決定的。因此，扭矩力加速膠帶運轉并達到最高速所需的時間越長，作用在該機沖擊波的劇烈程度就越小。

2.1 有載膠帶

下面是采用各種啟動方法對有載膠帶的實況分析。裝有改進的聯軸節，但仍然是同步電機供電。采用改進的聯軸節，但是在驅動電機2和電機1中有3秒鐘的延遲供電。在膠帶加速過程中應注意檢測驅動裝置2的驅動電機，以便測量此時膠帶張力和扭矩（電機達到全速時，膠帶扭矩與電流的大小大致成正比例并且與膠帶加速力成正比）。詳細地比較兩個聯軸節連接的兩臺電動機同時供電時電流曲線。通過在各自圖上增加一條衰減了的和諧和運動函數曲線，可看出在后半部曲線中，理論曲線與實測結果很相似。通過將計算曲線延伸到起始點（t=0秒），膠帶上的振蕩張力可進行預測。應注意最大振幅周期的不同之處。

2.2 無載膠帶

帶速曲線結果表明，在采用原聯軸節時，存在著相似的沖擊波，其快速啟動時間為4.5秒。采用改進后的聯軸節，并延時啟動時間3秒時，沖擊波幾乎全部被消除，其啟動時間已延長到8.5秒。電機的電流情況是很難說清楚的，可如果把膠帶無載荷與有載時啟動的峰值電流相比較，則清楚可見，有載時的啟動張力比無載時啟動張力大的多。

2.3 停機

雖然合張力在停機時不像在啟動時那么危險，但是，停機時仍可引起膠帶的振動。停機時，電機的電源被切斷，扭矩為負值與當時膠帶運行時的扭矩大小相等。切斷電源時，傳動扭矩的速度是很難測出的，因此即便切斷全部電機電源仍存在著很大的慣性。有載膠帶與無載膠帶的啟動扭矩。制動扭矩的理論速度及量值與膠帶停止時的實測速度曲線的比較。然而，如果采用制動器停止輸送機。顯然，制動扭矩現在是200%，比啟動扭矩要大，因此，在這種情況下，停車時的膠帶驅動張力可能會比啟動時大。

3 輸送機的試驗參數

中心距為3510m，頭尾兩滾筒高度差為40m。驅動系統：一級滾筒有2臺驅動裝置；二級滾筒有2臺驅動裝置。膠帶：型號為 1250，材質是鋼繩芯膠帶ST850，寬度為1050mm，設計載荷能力是1500t/h。

3.1 啟動輸送機

4臺驅動裝置隨時間間隔分級啟動，有載膠帶約在27秒內啟動，其振動較小，只是在t=18秒時，能測到輕微的振動。無載膠帶在13秒內啟動，其振動較小，第四臺驅動裝置只是在輸送機達到全速后才供電，這就降低了加速扭矩值（對無載膠帶而言），因此延長了啟動時間。

3.2 停機

有載膠帶與無載膠帶在停止輸送機的速度相比，無載膠帶的振動值要比有載膠帶的大，但是比有載膠帶停止時間短。這很可能是因為有載膠帶和無載膠帶的切斷電流時的值是相等的，還因為膠帶上被運物料對沖擊波起了阻尼作用。停止無載膠帶機需要36秒，則有載膠帶需要52秒。沖擊速度是：2x帶中心距/波期。無載膠帶：VSC=1526m/s。有載膠帶：VS1=936m/s。

結語

對于低沖擊波速的膠帶而言，輸送機系統出現的膠帶高張力次數要比帶有高沖擊波速時次數多——速度越低，沖擊波衰減的時間越長。無載荷纖維帶的沖擊波速是1060m/s，而無載和鋼繩芯膠帶的沖擊波速是1526m/s通過認真選擇輸送機的啟動系統，并考慮加速扭矩的速度與扭矩量值標準，就有可能減小膠帶啟動時間的高張力。為了降低停機時的膠帶張力，就應保持輸送機自由停止而不施加制動力，然而如果制動停止，驅動裝置斷電后，就要逐漸施以制動力停止輸送機或留出適當的時間間隔。

[1]張國勝.大型可彎曲帶式輸送機靜態設計理論研究[D].阜新：遼寧工程技術大學，2000.