膠帶輸送機懸垂度對運行質量的影響

喬 星

（山西西山晉興有限責任公司 斜溝煤礦， 山西 興縣 033602）

1 概述

隨著采煤工業的發展，井下運輸設備得到飛速發展，膠帶輸送機關鍵設備；現階段的膠帶輸送機運行質量的好壞，直接影響著井下運輸能力。膠帶輸送機的懸垂度是影響膠帶輸送機運行質量的好壞的一個重要指標，它影響著其運輸能力、貨載塊度、運動平穩性、托輥間距、傾角等。所以，對膠帶輸送機懸垂度分析是具重要意義。

2 膠帶輸送機的懸垂度計算

由于膠帶是柔性體，它在運送物料時的重力和膠帶自重作用下，膠帶在兩托輥之間有垂度。膠帶垂度曲線的形狀，見圖1；視曲線形狀為拋物線，其懸垂度為兩托輥之間連線的鉛垂距離。

圖1 膠帶的垂度曲線圖

根據平衡條件可得膠帶上任意一點的斜率方程[1]：

式中：q為貨載單位長度質量，kg/m；qd為膠帶單位長度質量，kg/m；β為膠帶輸送機的傾角，°；S為膠帶的張力，N；L為兩托輥間距，m；βx為任意一點處膠帶的張力與水平線之間的夾角，°；x為A點到任意一點處的水平距離，m；將此式（1）積分可得膠帶的一般曲線方程：

因邊界條件；故膠帶的曲線方程：

以A、M之間為對象，對M點取矩，可得膠帶上任意一點的垂度方程：

3 膠帶輸送機的懸垂度分析

1）運輸生產率對懸垂度的影響。運輸生產率是運輸設備單位時間內運輸的貨載量。由于膠帶輸送機是連續式運輸，運輸生產率與運輸距離無關，而與膠帶的運行速度有關，因此，膠帶輸送機單位長度上的貨載量q為：

式中：q為膠帶運輸機單位長度上的貨載量，kg/m；Q為運輸生產率，t/h；υ為膠帶的運行速度，m/s。從式（5）知，運輸能力愈大，單位長度上的貨載量愈大，懸垂度就愈大，物料在膠帶上就會發生相對滑動，也會加劇膠帶的磨損。

2）物料的塊度對懸垂度的影響。物料的塊度愈大，作用在膠帶上的集中載荷愈大，就會引起膠帶的懸垂度增大；大塊度物料在膠帶上就會發生較大的相對滑動，甚至大塊度物料在膠帶上發生跳動，從而引起膠帶的很快磨損和膠帶運行的振動。因此，膠帶輸送機輸送物料時，盡量減小塊度和保持塊度均勻性。

3）兩托輥間距對懸垂度的影響。懸垂度和托輥間距的平方成正比。兩托輥的間距增大，會使懸垂度增加的更快，對膠帶輸送機的影響更大。故實際使用中，對托輥間距已有規定，重載段間距為1~2 m，空載段間距為2~3m。為使膠帶輸送機的運動平穩性和提高機器的壽命。最大懸垂和托輥間距的關系應為：fmax=ψL.其中ψ為百分比系數，我國一般取ψ=0.020~0.025。當最大懸垂和托輥間距符合此關系時，物料在膠帶上基本不會相對滑動。

4）傾角對懸垂度的影響。膠帶機輸送物料的極限傾角是在一定懸垂度下能夠安全穩定地輸送物料的傾角。實際上兩托輥間膠帶的曲線形狀近似為拋物線，膠帶上的傾角是變化的。如圖1所示，則B點的傾角為最大，其值為[1]：

我國膠帶輸送機一般輸送向上運輸的最大傾角β=18°，在不同的ψ值時，其βb值如表1所示。從表1知，懸垂度愈大，實用傾角愈大；但傾角過大，會增大膠帶的磨損和運動不平穩性。若減小膠帶的懸垂度，就可提高膠帶輸送機傾角，從而擴大膠帶輸送機的適用范圍。

5）初張力對懸垂度的影響。初張力S和懸垂度的的關系為[4]：

膠帶的初張力愈大，膠帶的懸垂度愈小，通過增大膠帶的初張力可減小膠帶的懸垂度，使其膠帶輸送機的運行更平穩。但膠帶的初張力不能增加很大，當膠帶的初張力增加過大時，會使膠帶和機架的受力增加，影響膠帶機的使用壽命。實際中，增加膠帶的初張力采用拉緊裝置，如果膠帶的懸垂度不符合要求時，可用膠帶的懸垂度所允許的最小初張力來保證膠帶的懸垂度。

一般取最小初張力為：Smin=5g(q+qd)Lcosβ.這樣既可保證膠帶的懸垂度要求，使其膠帶平穩運行，又不使膠帶的初張力過大，增加膠帶的壽命。

表1 各國的ψ值及βb值數據

4 結論

綜上所述，膠帶懸垂度對膠帶輸送機的運行質量是個很重要的參數。運輸能力、貨載塊度、運動平穩性、運輸長度、傾角，對膠帶懸垂度是綜合影響的，它們之間相互制約，不能單獨從某個因數來考慮。實際中，保證運輸量和滿足塊度要求時，減小懸垂度可用適當增加初張力或減小托輥間距的方法來實現。初張力受到膠帶的強度限制不能增加過大。在向上運輸時，沿著運行方向膠帶的張力增大很快。當張力達到膠帶懸垂度所允許的最小張力時，托輥間距可不再減小。采用減小托輥間距的方法來增大膠帶輸送機的傾角時，需要減小托輥間距的組數并不多；所以，采用減小托輥間距的方法來提高向上運輸的傾角較為合理。

[1]程烈.帶式輸送機懸垂度與傾角分析[J].礦山機械，1992（11）:31-33.

[2]于學謙.礦山運輸機械[M].徐州：中國礦業大學出版社，1989.

[3]梁庚煌.運輸機械手冊（第一冊）[M].北京：化學工業出版社，1983.

[4]陳維健.礦井運輸及提升設備[M].徐州：中國礦業大學出版社，1987.