帶式輸送機計算公式的見解

摘要：帶式輸送機系統設計計算的核心是驅動功率和輸送帶張力計算，而其計算基礎是運行阻力的確定。文章對帶式輸送機主要阻力和傾斜阻力的計算公式進行了推導，比較了逆止力兩種不同的計算公式，得出了各自的適用情況，最后對輸送帶下垂度公式進行了推導。

關鍵詞：帶式輸送機；主要阻力；傾斜阻力；逆止力；下垂度；計算公式 文獻標識碼：A

中圖分類號：TH222 文章編號：1009-2374（2015）32-0082-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.32.044

1 概述

帶式輸送機系統設計計算的核心是驅動功率和輸送帶張力計算，而其計算基礎是運行阻力的確定。運行阻力分為主要阻力FH、附加阻力FN、主要特種阻力Fs1、附加特種阻力Fs2、傾斜阻力Fst。這五種阻力不是每種帶式輸送機都有的，特種阻力Fs1、Fs2只出現在某些設備上。向上輸送的傾斜帶式輸送機一般應進行逆止力計算。本文中的公式出自DTⅡ（A）帶式輸送機設計手冊和MT/T467-1996煤礦用帶式輸送機設計計算。

2 主要阻力和傾斜阻力計算公式的推導

主要阻力是發生在重段和空段托輥的旋轉阻力，旋轉阻力主要是發生在軸承和密封處的摩擦阻力以及膠帶壓陷和物料松弛產生的阻力。帶式輸送機的傾斜阻力是傾斜帶式輸送機的物料提升或下降阻力。輸送機向上提升物料時，傾斜阻力為正值，向下輸送物料時，傾斜阻力為負值。

式中：

——輸送機長度，m

——重力加速度

——上托輥旋轉部分每米質量，kg/m

——下托輥旋轉部分每米質量，kg/m

——膠帶每米長度質量，kg/m

——物料每米長度質量，kg/m

——輸送機傾斜角度，當≤18°時，取cos≈1

——模擬摩擦系數，為包括托輥的旋轉阻力和輸送帶前進阻力等的綜合摩擦系數。根據國際標準ISO 5048：1989和現行國家標準《連續搬運設備帶承載托輥的帶式輸送機運行功率和張力計算》（GB/T 17119-1997）的規定，通常取0.02作為模擬摩擦系數的基本數值進行計算，并根據現場具體實際情況調整。

主要阻力FH可從帶式輸送機直線段阻力來求出。如圖1所示的帶式輸送機，AB段為承載直線段，DC段為回程直線段。

圖1 帶式輸送機直線段受力圖

直線段阻力的計算方法如下：

第一，承載直線段阻力Fw為：

第二，回程直線段阻力Fk為：

直線段總阻力為：

因上式中，故：

從上式中可以看出：

主要阻力：

傾斜阻力：

3 逆止力公式的見解

向上輸送的傾斜帶式輸送機，一般應進行逆止力計算。不同工況下，輸送機帶料停車時產生的逆轉力是不同的。經過分析，通過輸送帶作用于傳動滾筒上的最大逆止力出現在輸送機承載段只有上升段滿載，而其他區段為空載的條件下。當輸送機停車出現逆轉時，必須設置逆止裝置和制動裝置。在一臺帶式輸送機上安裝多臺機械逆止裝置時，若逆止裝置之間不能均衡受力，則每臺逆止裝置必須滿足整臺帶式輸送機所需的逆止力，并應驗算與逆止裝置相連的減速器輸出軸或傳動滾筒軸及其連接件的強度。DTⅡ（A）帶式輸送機設計手冊和MT/T467-1996煤礦用帶式輸送機設計計算給出的逆止力計算公式如下所示：

DTⅡ（A）帶式輸送機設計手冊中給出的逆止力公式如下：

出于安全上的考慮，對阻止逆轉的力乘上一個0.8的系數。

MT/T467-1996煤礦用帶式輸送機設計計算中給出的逆止力公式如下：

=

通過這兩個公式直接比較逆止力的大小，難度較大。下面通過實例計算，驗算兩個逆止力在不同輸送機傾斜角度時的大小，并得出兩個公式的適用情況。

實例原始參數：帶寬B=1000mm，帶速=2m/s，輸送能力Q=600t/h，輸送機長度L=127.5m，模擬摩擦系數f=0.03，上托輥間距1.2m，下托輥間距3m，托輥槽角35°，托輥直徑133mm，上托輥旋轉部分每米質量=15.75kg/m，下托輥旋轉部分每米質量=5.36kg/m，

膠帶每米長度質量=13kg/m，物料每米長度質量

=83.3kg/m。

第一，當輸送機傾角（取=3°）較小時，通過計算可得到：提升高度H=6.67m。

DTⅡ（A）帶式輸送機設計手冊中給出的逆止力公式：

=1536.88N

MT/T467-1996煤礦用帶式輸送機設計計算中給出的逆止力公式：

=

=844.14N

由以上計算可知，FL1>FL2。

第二，當輸送機傾角（取=10°）較小時，通過計算可得到：提升高度H=22m。

DTⅡ（A）帶式輸送機設計手冊中給出的逆止力公式：

=14078.91N

MT/T467-1996煤礦用帶式輸送機設計計算中給出的逆止力公式：

=

=19635.03N

由以上計算可知，FL1

最后通過比較可知：當輸送機傾斜角度較小時，

FL1>FL2，反之，FL1

4 輸送帶下垂度公式的推導

為使帶式輸送機的運轉平穩，輸送帶兩組托輥間懸垂度不應過大。輸送帶的垂度與其張力有關，張力越大，垂度越小，張力越小，垂度越大。必須保證承載分支最小張力點的張力，限制輸送帶在托輥之間的下垂度，保證帶式輸送機正常運行，不致因輸送帶下垂度過大導致煤炭垂直跳動沖擊托輥而造成電機能量損失和物料灑落等現象。輸送帶張力與懸垂度的關系如圖2所示：

圖2 張力與懸垂度的計算示意圖

在兩托輥間的中點把承載段輸送帶截開，取左側為分離體，并取，則對于承載段輸送帶：

式中：

——輸送帶最大允許下垂度，計算時可取=0.025

——承載段輸送帶最小張力，N

——承載段兩組托輥間距，m

同理，也可得到空載段輸送帶允許的最小張力。在一般情況下，空載段輸送帶的最小張力比較容易滿足垂度要求，故通常只驗算承載段的懸垂度。

若按“逐點計算法”求得的輸送帶承載段最小張力不能滿足要求時，則必須加大承載段最小張力點的張力，使其滿足懸垂度條件的要求，然后再重新用“逐點計算法”計算其他各點張力。

5 結語

第一，通過主要阻力、傾斜阻力和下垂度計算公式的推導，對輸送機計算原理有了更深刻的認識。

第二，通過比較兩種不同的逆止力計算公式可知：當輸送機傾斜角度較小時，采用DTⅡ（A）帶式輸送機設計手冊中給出的逆止力公式更加安全，反之，需采用MT/T467-1996煤礦用帶式輸送機設計計算中給出的逆止力公式。但在一定區間內，需要分別計算兩種逆止力，選擇其中的較大值，保證設計選型的安全性。

參考文獻

[1] 煤礦用帶式輸送機設計計算[S].北京：煤炭工業出版社，1996.

[2] DTⅡ（A）帶式輸送機設計手冊[S].北京：冶金工業出版社，2013.

[3] 帶式輸送機工程設計規范[S].北京：中國計劃出版社，2008.

作者簡介：楊培林（1981-），男，山東聊城人，供職于中煤科工集團沈陽設計研究院有限公司，研究方向：煤礦礦井機械工藝設計及物流輸送。

（責任編輯：秦遜玉）