實(shí)例分析帶式輸送機(jī)驅(qū)動位置的不同對輸送帶強(qiáng)度的影響

鄧建忠

摘 要：不同的帶式輸送機(jī)驅(qū)動位置會對帶式輸送機(jī)整機(jī)輸送帶強(qiáng)度有很大的影響。經(jīng)過實(shí)例分析，由相關(guān)計(jì)算可知，合理選擇、使用輸送帶是非常重要的。

關(guān)鍵詞：帶式輸送機(jī)；驅(qū)動位置；帶強(qiáng)；輸送帶

中圖分類號：TH222 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.19.124

1 概述

帶式輸送機(jī)是物料搬運(yùn)機(jī)械的主要工具之一。近年來，隨著國民經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，帶式輸送機(jī)被廣泛應(yīng)用于礦山、碼頭和冶金等行業(yè)中，用來運(yùn)送散性物料。因?yàn)閹捷斔蜋C(jī)的輸送能力在不斷增大，輸送距離越來越長，輸送速度不斷提升，所以，隨處可見大功率、大運(yùn)量的帶式輸送機(jī)。

輸送帶是帶式輸送機(jī)的牽引構(gòu)件和承載構(gòu)件，用來輸送物料和傳遞動力，是帶式輸送機(jī)的重要組成部分。一般來說，輸送帶的價(jià)格是整部帶式輸送機(jī)中最高的，往往占整部設(shè)備造價(jià)的40%左右，所以，正確選擇帶式輸送機(jī)的輸送帶尤為重要。在選擇輸送帶時(shí)，需要參考運(yùn)送物料的特性和帶式輸送機(jī)的使用環(huán)境、工礦等因素。而其強(qiáng)度的選擇則需要依據(jù)整部設(shè)備的參數(shù)，通過相關(guān)計(jì)算來選擇。同樣的設(shè)備，不同的驅(qū)動位置會對整部設(shè)備所需輸送帶的強(qiáng)度有很大的影響。

2 實(shí)例分析

煤礦井下大巷上運(yùn)固定帶式輸送機(jī)已知參數(shù)為：輸送物料是原煤，物料堆積角ρ=20°，物料堆積容重γ=1 t/m?，物料最大塊度Χmax=0.3 m；帶寬B=1 200 mm；輸送量Q=1 220 t/h；輸送長度L=2 000 m（前50 m水平，后500 m有16.5°的傾角，之后為水平）；輸送速度V=4 m/s。另外，機(jī)尾有1個(gè)裝載點(diǎn)，工作環(huán)境一般。

根據(jù)已知參數(shù)，采用2種不同的驅(qū)動布置方式來計(jì)算相關(guān)內(nèi)容。

2.1 頭部三驅(qū)

所有驅(qū)動都在前50 m水平段，功率配比為2∶1，具體如圖1所示。

圖1 頭部三驅(qū)示意圖

選用的輸送帶型號為ST2000，輸送帶單位長度質(zhì)量q0=38.4 kg/m。托輥選用直徑φ133 mm，承載分支三托輥組，Gtz=（7.38×3） kg，ltz=1.2 m；回程分支“V”形托輥組，Gtk=（10.37×2） kg，ltk=3 m，則：

qt= . （1）

式（1）中：qt為承載、回空托輥組轉(zhuǎn)動部分單位長度質(zhì)量，kg/m；Gtz為承載托輥組轉(zhuǎn)動質(zhì)量，kg；ltz為承載托輥組間距，m；Gtk為回空托輥組轉(zhuǎn)動質(zhì)量，kg；ltk為回空托輥組間距，m。

將具體數(shù)值帶入式（1）中得：qt= =25.36 kg/m。

輸送物料每米質(zhì)量為：

q= . （2）

式（2）中：Q為運(yùn)量，t；V為帶速，m/s。

將具體數(shù)值帶入式（2）中得：q= =84.72 kg/m。

圓周力計(jì)算為：

F=CN fLg[qt+（2q0+q）cosβ]+gqH. （3）

式（3）中：F為驅(qū)動圓周力，N；CN為附加阻力系數(shù)，查表得CN取1.05；f為運(yùn)行阻力系數(shù)，查表得f取0.03；L為輸送長度，m；qt為承載、回空托輥組轉(zhuǎn)動部分單位長度質(zhì)量，kg/m；q0為輸送帶單位長度質(zhì)量，kg/m；q為輸送物料單位長度質(zhì)量，kg/m；β為輸送機(jī)傾角，°；H為提升高度，m。

將相關(guān)數(shù)值代入式（3）中可得：F=1.05×0.03×2 000×9.8×[25.36+（2×38.4+84.72）cos4.07]+9.8×84.72×142=233 024.6 N。

軸功率計(jì)算公式為：

P=10-3FV. （4）

將相關(guān)數(shù)值代入式（4）中可得：P=10-3×233 024.6×4=932 kW。

在確定電機(jī)功率時(shí)，設(shè)備采用雙滾筒三電機(jī)傳動方式，均采用變頻軟啟動。根據(jù)驅(qū)動特性，取功率備用系數(shù)Kd=1.05，驅(qū)動裝置傳動效率η=0.9，電壓降級系數(shù)ξ=0.95，多級功率不平衡系數(shù)ξd=0.95，則電機(jī)功率為：

. （5）

將相關(guān)數(shù)值帶入式（5）中可得：Pd= =1 205 kW。

選擇雙滾筒功率配比為2∶1（I滾筒為雙電機(jī)），3套電機(jī)均為400 kW。

在張力計(jì)算中，計(jì)算最小張力時(shí)，由傳動條件可知，傳動

滾筒均為包膠滾筒，則FI= F=155 350 N；FII= F=77 675 N。

在選取動載荷系數(shù)時(shí)，Ka=1.2，摩擦系數(shù)μ=0.3，由Slmin≥CFmax可知，對于傳動滾筒II，取包角為210°，CII=0.499，則S4min≥CIIFIImax=0.499×77 675×1.2=46 512 N；對于傳動滾筒I，取包角為210°，CI=0.499，則S2min≥CIFImax=0.499×155 350×1.2=93 024 N。因?yàn)镾4min≥S3min-FII=S2min-FII=93 024-77 675=15 349 N，則按傳動條件可知，S4min≥46 512 N。

由垂度條件可知，對于承載分支，則：

S16min≥ （q+q0）gltz cosβ. （6）

將相關(guān)數(shù)值代入式（6）中可得：S16min= ×（84.72+38.4）

×9.8×1.2×cos4.07=9 027 N。

對于回程分支，則：

S15m≥ q0ltz cosβ. （7）

將相關(guān)數(shù)值代入式（7）中可得：S15m= ×38.4×9.8×3

×cos4.07=7 038 N。

所以，由垂度條件可知，應(yīng)滿足S15min=S16min≥9 027 N，則S14min=S15min-FH15-14+Fst15-14=9 027-26 585+5 3437=35 879 N。其中，F(xiàn)H15-14=fLg（qt15-14+q0cosβ）=26 585 N，F(xiàn)st15-14=gq0H15-14=-53 427 N，S4min≈S14min=35 879 N。

比較上述結(jié)果，取S4=46 512 N。

在計(jì)算輸送帶張力時(shí)，采用逐點(diǎn)張力法計(jì)算，則Smax=282 285 N。而在校核輸送帶強(qiáng)度時(shí)，安全系數(shù)取m0=3，折彎系數(shù)

CW=1.8，接頭效率η0=0.85，則許用安全系數(shù)[m]= =

7.62，實(shí)際安全系數(shù) =2 000×1 200/282 285=8.5≥[m].

由此上述計(jì)算可知，ST2000輸送帶滿足使用要求。

采用同樣的方法計(jì)算，ST1600輸送帶不能滿足使用要求。

2.2 頭部雙驅(qū)、中間單驅(qū)

中間驅(qū)動在500 m坡下，功率配比為1∶1∶1，頭部雙驅(qū)、中間單驅(qū)如圖2所示。

圖2 頭部雙驅(qū)、中間單驅(qū)示意圖

所選的輸送帶型號為ST1600，則輸送帶單位長度質(zhì)量q0=32.6 kg/m。托輥選用直徑φ133 mm，承載分支三托輥組Gtz=（7.38×3）kg，ltz=1.2 m；回程分支“V”形托輥組Gtk=（10.37×2）kg，ltk=3 m，則將相關(guān)數(shù)據(jù)帶入式（1）中得：

qt= = =25.36 kg/m。

輸送物料每米質(zhì)量為：q= = =84.72 kg/m。

在計(jì)算圓周力時(shí)，查表得f=0.03，CN=1.05，則F=CNfLg[qt+（2q0+q）cosβ]+gqH =1.05×0.03×2 000×9.8×[25.36+（2×32.6+84.72）cos4.07]+9.8×84.72×142=225 880 N。

在計(jì)算軸功率時(shí)，P=10-3FV=10-3×225 880×4=904 kW。

在確定電機(jī)功率時(shí)，該設(shè)備采用三滾筒三電機(jī)的傳動方式，都使用變頻軟啟動。根據(jù)驅(qū)動特性，取功率備用系數(shù)Kd=1.05，驅(qū)動裝置傳動效率η=0.9，電壓降級系數(shù)ξ=0.95，多級功率

不平衡系數(shù)ξd=0.95，則 =1 168 kW。

選擇三滾筒功率配比為1∶1∶1，3套電機(jī)均為400 kW。

在張力計(jì)算中，計(jì)算最小張力時(shí)，由傳動條件可知，傳動

滾筒都是包膠滾筒，則FI=FII=FIII= F=75 293 N。

在選取動載荷系數(shù)時(shí)，Ka=1.2，摩擦系數(shù)μ=0.3，由Slmin≥CFmax可知，對于傳動滾筒I，取包角為210°，CII=0.499，則S2min≥CIFImax=0.499×75 293×1.2=45 085 N；對于傳動滾筒II，取包角為210°，CII=0.499，則S4min≥CIIFIImax=0.499×75 293×1.2=45 085 N；對于傳動滾筒III，取包角為210°，CI=0.499，則S18min≥CIIIFIIImax=0.499×75 293×1.2=45 085 N。因?yàn)镾4min≥S3min-FII=S2min-FII=45 085-75 293=-30 208 N，則S4min≥46 512 N。

其中，F(xiàn)H15-14=fLg（qt15-14+q0cosβ）=23 183 N，F(xiàn)st15-14=gq0H15-14=-45 366 N，則S15min≥S14min+FH15-14-Fst15-14=24 329 N，S17min≥S16min+FH16-17=24 329+57 879=82 208 N，S18min≥S17min-FIII=82 208-75 293=6 915 N。

由垂度條件可知，對于承載分支，S16min≥ （q+q0）gltzcosβ

= ×（84.72+32.6）×9.8×1.2×cos4.07=8 601 N；對于

回程分支，S15min≥ q0ltkcosβ= ×32.6×9.8×3×cos4.07=

5 975 N。所以，按照垂度條件的要求，應(yīng)滿足S15min=S16min>8 601 N。

比較上述結(jié)果可知，取最小張力S18=45 085 N。

在計(jì)算輸送帶張力時(shí)，采用逐點(diǎn)張力法計(jì)算，則Smax=237 027 N。在校核輸送帶強(qiáng)度時(shí)，取安全系數(shù)m0=3，折彎系數(shù)

CW=1.8，接頭效率η0=0.85，則許用安全系數(shù)[m]=

=7.62，實(shí)際安全系數(shù) =1 600×1 200/237 027=8.1≥[m]，

所以，選擇ST1600輸送帶，以滿足使用要求。

3 總結(jié)

由上述計(jì)算可知，對于滿足同樣工況的帶式輸送機(jī)，將機(jī)頭的驅(qū)動移到中間部分，可以降低輸送帶的強(qiáng)度。因此，確定帶式輸送機(jī)驅(qū)動位置是非常重要的，應(yīng)考慮到使用環(huán)境和工況的前提下，合理選擇驅(qū)動位置，有效降低輸送帶的張力，降低所選輸送帶的強(qiáng)度。

參考文獻(xiàn)

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

[2]王鷹.連續(xù)輸送機(jī)設(shè)計(jì)手冊[M].北京：中國鐵道出版社，2001.

[3]煤炭科學(xué)研究總院上海分院.MT/T467—1996 煤礦用帶式輸送機(jī)設(shè)計(jì)計(jì)算[S].北京：中國煤炭工業(yè)出版社，1997.

[4]袁紐，梁之洵，謝松壽.運(yùn)輸機(jī)械設(shè)計(jì)選用手冊[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1999.

〔編輯：白潔〕

Analysis of the Influence of Different Belt Conveyor Driving Position

on the Strength of the Conveyor Belt

Deng Jianzhong

Abstract： Different belt conveyor drive position of belt conveyor belt strength has a great impact on the conveyor belt. Through the case analysis， it is very important to choose and use the conveyer belt.

Key words： belt conveyor； driving position； belt conveyor； conveyor belt

文章編號：2095-6835（2015）19-0126-02