散狀物料輸送機計算與設計問題探討

摘要：起重運輸機械在現代工業發展中起到了非常重要的作用，散狀物料輸送工程是起重運輸機械的重要應用形式。輸送機計算與設計是輸送機應用中的重要組成部分，隨著輸送質量的提高，這方面的要求也相應增加。文章就散狀物料輸送機的計算與設計問題進行了探討，以供參考。

關鍵詞：散狀物料輸送機；起重運輸機械；輸送機計算；輸送機設計；輸送質量 文獻標識碼：A

中圖分類號：TH222 文章編號：1009-2374（2015）19-0072-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.19.035

帶式輸送機是目前應用最廣泛、最普遍的一種散狀物運輸機械。由于帶式輸送機結構簡單、操作安全、工作可靠、不損傷糧粒，具有多方面的適應性及生產能力實際上不受限制等優點。計算與設計是輸送機應用中的重要環節，直接關系到輸送機輸送效率。20世紀70年代末至80年代初，國際標準組織就已經規定了有關輸送機計算與設計方面的標準，對于提高輸送效率起到重要作用。隨著實際生產中不斷提出更高的輸送要求，原有的計算與設計標準已經不能適應現階段的輸送需要，需要改進才能保證輸送質量。因此，本文就輸送散狀物料的帶式輸送機計算與設計問題進行以下分析。

1 輸送機輸送散狀物料時的運行阻力計算

1.1 輸送中的主要阻力

這種阻力是指輸送機在輸送散狀物料時在托輥上產生的，由多種阻力組成，首先為旋轉阻力，它主要是由于托輥質量不合格，使得散狀物料在輸送時和密封件發生摩擦，從而產生阻力；其次是輸送帶在運行中產生的，是由于輸送帶彎曲及振動所致；再次是由于散狀物料在輸送時在托輥之間施加壓力，從而產生運行阻力；最后是由輸送帶在運行時所產生的摩擦力，是一種永久性阻力。這種阻力由于組成成分較多，并且性質復雜，所以還沒有精確的公式計算。為了解決這個問題，世界上許多國家基本都采用如下簡化公式計算，該公式涉及到摩察系數等問題：

式中：

L——輸送機本身長度

g——地球重力加速度

——軸承段單位長度上的旋轉質量

——回程段單位長度上的旋轉質量

——輸送帶單位長度上的質量

——散狀物料在輸送帶單位長度上的質量

1.2 輸送中的附加阻力

這種阻力是指輸送帶在輸送散狀物料時，由于擠壓滾筒所產生的運行阻力，一般包括四個部分：首先，在散狀物料加入階段，物料在輸送帶上輸送時和帶面之間所產生的阻力，用FBA表示；其次，當物料裝入輸送帶之后，在加速階段，和帶面之間也產生摩擦力，用Ff表示；再次，是由滾筒轉動所引起的，也就是滾筒旋轉過程中所產生的運行阻力，用Ft表示；最后，物料裝入輸送帶之后，擠壓帶面使輸送帶產生變形，從而加大輸送帶和滾筒之間的摩擦力，用FW表示。附加阻力由四種運行阻力組成，每種力性質較為復雜，為了便于計算，通常對每種力單獨計算，公式如下：

上述幾種運行阻力的計算公式都是通過其他公式推導出來的，計算較為簡單，所以應用起來較為經濟

可行。

1.3 輸送時的傾斜阻力

這種力是指當輸送機裝上物料后，在運行過程中，由于受到地球引力而產生的一種運行阻力。和前面幾種力的不同之處在于，這種力能夠精確計算，公式如下：

式中：

H——輸送帶上升及下降時的高度

——傾斜阻力

這種阻力在計算時，需要注意的兩點是：首先，這種阻力只包含物料，并不包含輸送帶，由于輸送帶在輸送物料時是封閉的，在上升及下降中將運行阻力相互抵消，所以傾斜阻力中不包括輸送帶；其次，當需要分別計算每個階段的輸送阻力時，如承載段及回程段，這時傾斜阻力中則包含輸送帶的阻力。

輸送機在輸送散狀物料時，實驗人員進行了運行阻力的現場測量，發現當輸送機長度在200m以內時，運行阻力可用精確方式計算，當長度超過200m時，需要考慮誤差，此時應采用其他公式計算。

2 輸送機在散狀物料輸送時的驅動力及輸送功率計算

輸送機驅動力的計算方式是驅動系統的關鍵內容，目前，計算方式主要有兩種：其一為簡單計算法；其二為逐點計算法。前者的應用范圍有限，當輸送機長度較短時用到。后者是在張力計算的基礎上得到的，是一種較為精確的計算方式，并且應用范圍較為廣泛，適用于各種型號的輸送機。在我國，由于生產需要，通常采用逐點計算法對輸送物料的驅動力進行計算，如電力行業及冶金行業。以下就該種計算方式進行介紹。

逐點計算法的基本原理為，當輸送機在輸送物料時，輸送帶上某一點和逆方向上的某點之間的張力之和，再加上逆方向上的張力，等于某點上的張力。這種力在運算原理上遵從摩擦轉動原理，沿著輸送帶的某一點開始計算。計算公式為：

承載段驅動力：

回程段驅動力：

輸送功率計算方式，輸送機的輸送功率主要取決于驅動力及輸送速度，公式為：

式中：

——輸送機的驅動力

V——輸送速度

——輸送機的輸送功率

目前，該運算公式在我國輸送機功率計算中被廣泛使用。由于我國輸送機技術較為先進，質量輕巧，運行噪音小，再加上在輸送過程中不漏油，所以這種功率計算公式更加適用于該類輸送機的工作性質。

3 輸送機在散狀物料運送時的輸送能力計算

輸送能力是輸送機的重要衡量指標，也是輸送機設計時最基礎的環節，設計好壞直接關系到輸送機的輸送效率。以前，在一些規定手冊中采用了輸送量的概念，也就是將輸送能力量化，指的是輸送機單位時間內輸送的散狀物料的數量。由于輸送機在輸送時涉及到許多環節，所以單靠輸送量來描述輸送機的輸送能力是不夠全面的，必須進行規范化及全面化，才能滿足現階段的輸送要求。隨著生產需要，要求輸送能力的衡量指標也進一步提高，于是新的衡量指標隨之出現，并附帶了相關計算公式：

式中：

S——輸送機帶面的最大輸送面積

V——散狀物料在輸送時的速度

——輸送帶的傾斜系數

——散狀物料的輸送量

在應用該公式時，需要注意到幾點，如在散狀物料輸送之時，將輸送帶傾斜20°時的傾斜系數作為標準值，只有當散裝物的粘性十分強時才能取此值，而通常的散裝物，由于流動性較大，不能滿足粘性要求，所以傾斜系數均小于此值。在散狀物料輸送時，通常看作理論值，在散狀物料輸送方面具有很好的作用。另外，在衡量輸送量時，為了達到更加準確的數值，通常還用到理論輸送量，這時需要結合輸送要求，重新描述輸送機的輸送能力。此外，在衡量輸送機輸送能力時，要考慮到實際因素，還要考慮到輸送時的安全及穩定性問題，以此引進了工況系數K2的概念。該概念和散狀物料的顆粒大小及在輸送帶上的堆積特性有關，還和輸送機的自身特性也有密切聯系，如質量、輸送時的具體位置及輸送能力等。當散狀物料在帶面上的均勻度較好，并且和帶面的縱向中心線在同一條直線上，這時，工況系數應取值為1。在實際工作中，為了準確衡量輸送能力，需要考慮到輸送帶寬度，并結合輸送量及輸送速度等參數，計算出符合輸送要求的輸送能力。

4 結語

輸送機在我國加工業中的作用極其重要，其設計及計算更是重要環節。隨著輸送條件不斷提高，原先的設計及計算規定已經不能適應現階段生產需要了，需要系統優化，才能滿足現階段對散狀物料的輸送需求。因此，本文就輸送散狀物料的帶式輸送機計算與設計問題進行分析，希望具有參考價值。

參考文獻

[1] 宋偉剛.圓管帶式輸送機的發展及其關鍵技術[J].水泥工程，2005，10（4）.

[2] 宋偉剛.帶式輸送機的速度適應控制若干問題的分析[J].煤炭工程，2009，（3）.

[3] 梅松.散狀物料輸送帶垂度檢測與張力分析系統設計開發[D].南京理工大學，2013.

作者簡介：黃建生（1968-），江西省電力設備總廠工程師，研究方向：電力機械制造工藝及設計。

（責任編輯：秦遜玉）endprint