大傾角波狀擋邊帶式輸送機的設(shè)計與應用

李歡良

（江西銅業(yè)集團公司 教育培訓中心，江西 貴溪 335421）

大傾角波狀擋邊帶式輸送機的設(shè)計與應用

李歡良

（江西銅業(yè)集團公司 教育培訓中心，江西 貴溪 335421）

大傾角波狀擋邊帶式輸送機在我國是一種新型的帶式輸送機。一段時期以來，國內(nèi)外一些研究機構(gòu)和制造商就致力于大傾角帶式輸送機的研究、開發(fā)和制造，我國也在各個領(lǐng)域得到廣泛應用，國內(nèi)的發(fā)展前景非常廣闊。大傾角波狀擋邊帶式輸送機在我們公司應用較少，結(jié)合江西銅業(yè)集團金德鉛業(yè)股份有限公司大傾角波狀擋邊帶式輸送機項目工程，介紹大傾角波狀擋邊帶式輸送機的應用，并對它進行設(shè)計計算、部件選型和結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計。

大傾角；波狀擋邊；帶式輸送機；應用；設(shè)計；選型；改進

1 引言

帶式輸送機是散狀物料的主要運輸工具之一，它的發(fā)展己有近200年的歷史。隨著我們生產(chǎn)條件的不斷發(fā)展變化，出現(xiàn)了大傾角變坡的復雜型輸送線路，這就要求物料輸送系統(tǒng)能適應這種變化。普通帶式輸送機由于受到物料與輸送帶摩擦系數(shù)的限制，輸送物料的傾角不能過大，上運傾角一般為18°～ 20°［1］。需要達到較大的提升高度時，將會出現(xiàn)輸送距離長、占地面積大、土建工程量大、工藝布置復雜等缺點，從而大量增加工程投資。

隨著科學技術(shù)的發(fā)展，新技術(shù)、新材料、新工藝、新設(shè)備在帶式輸送機生產(chǎn)制造業(yè)的應用及帶式輸送機技術(shù)理論的不斷完善，帶式輸送機實際應用的最大輸送傾角也由18°到30°甚至更大。深槽型帶式輸送機、擋板式輸送機、壓帶式帶式輸送機和波狀擋邊式帶式輸送機應運而生。大傾角波狀擋邊帶式輸送機最早由德國Scholtz提出，英國Dowty、日本Bando-Schoitz、美國Beltservice及西歐Nordstroms-Scholtz等知名公司也已設(shè)計制造了大量這種帶式輸送機，并在多個國家投入使用。

2 結(jié)構(gòu)優(yōu)點與應用簡介

與普通帶式輸送機相比，大傾角波狀擋邊帶式輸送機具有以下優(yōu)越性：

（1）結(jié)構(gòu)簡單。大傾角波狀擋邊式帶式輸送機的最大特點是采用波狀擋邊輸送帶來取代普通輸送帶。至于它的工作原理和結(jié)構(gòu)組成，則與通用帶式輸送機相同。因此，像滾筒、托輥、拉緊裝置、中間架、中間架支腿、頭架、尾架、漏斗、護罩、清掃器及保護裝置等各主要部件均可以與通用帶式輸送機的相應部件通用，給使用、維修帶來方便。

（2）運行平穩(wěn)、可靠、噪聲小。與普通帶式輸送機、斗式提升機、刮板輸送機比較，其綜合技術(shù)性能都優(yōu)越。沒有埋刮板輸送機經(jīng)常出現(xiàn)的卡鏈、飄鏈、斷鏈現(xiàn)象和斗式提升機經(jīng)常發(fā)生的打滑、掉斗現(xiàn)象。

（3）輸送傾角大，最大可達90°，是大傾角輸送和垂直提升的理想設(shè)備。

（4）總體投資費用低，可以節(jié)約占地面積，節(jié)省設(shè)備投資和土建費用。

目前，大傾角波狀擋邊帶式輸送機已經(jīng)生產(chǎn)運用大約5萬多臺，在世界90多個國家使用。其主要應用于空間受到限制，為了減少占地面積，改革提升方法而出現(xiàn)的輸送機設(shè)備，廣泛應用在煤炭、糧食、建材、化工、水電、農(nóng)業(yè)、港口和冶金等行業(yè)部門，從煤、礦石、沙子到化肥和糧食等，從很小的粒度到400mm的大粒度，輸送量可以從1m3/h到6000m3/h。

它采用具有波狀擋邊和橫隔板的輸送帶，如圖1所示，輸送機傾角可在0度～ 90度范圍內(nèi)任意布置，在環(huán)境溫度為-15℃～+40℃范圍內(nèi)主要用于散裝物料的大傾角連續(xù)輸送，解決了普通輸送帶和花紋輸送帶所不能達到的輸送角度［2］。近年來，大傾角波狀擋邊式帶式輸送機已逐漸向大帶寬（帶寬可達B1800以上）、大提升高度（高度已達200M以上）、大輸送能力（輸送量已達6000t/h以上）方向發(fā)展。

目前，江銅集團僅有一條大傾角波狀擋邊帶式輸送機DDJ10020S（代號DDJ代表帶式擋邊輸送機， 10020表示帶寬1000m、擋邊高200mm，S型布置），提升傾角75°，安裝在德興銅礦。DDJ6512S（帶寬650m、擋邊高120mm，S型布置）波狀擋邊帶式輸送機是我廠在2015年為江銅金德鉛業(yè)股份有限公司設(shè)計制造的?，F(xiàn)以該條大傾角波狀擋邊帶式輸送機項目工程為例對它進行介紹。

圖1　波狀擋邊輸送帶

3 工程設(shè)計計算

3.1原始參數(shù)

該輸送機為標準帶寬B=650mm［3］、水平機長L=34.4m，提升高度H=20.6m，輸送傾角β=41°，名義帶速V=1m/s［3］，運量Q=50t/h，輸送物料為碎煤等，物料堆積密度γ=0.9t/m3，粉狀和塊狀粒度＜20mm。

大傾角波狀擋邊帶式輸送機的布置基本上可分為五種形式： I型、L型、NL型、S型和SC型，如圖2所示，本機根據(jù)現(xiàn)場條件采用S型布置。

圖2　輸送機的布置形式

3.2功率和張力計算

3.2.1傳動滾筒上所需的圓周力FU

FU=CFH+FST（N）［4］

式中FH—主要阻力，N。

β＜90°時FH=fg（H2+L2）1/2［q1+q2+（2qB+q）L/ （H2+L2）1/2］=742.3N

C—附加阻力系數(shù)，C=2.7；

L—水平機長，m，L=34.4m；

H—提升高度，m，H=20.6m；

f—模擬摩擦系數(shù)，f=0.03；

g—重力加速度，g=9.81m/s2；

q1—上托輥轉(zhuǎn)動部分質(zhì)量，kg/m，q1=9kg/m；

q2—下托輥轉(zhuǎn)動部分質(zhì)量，kg/m，q2=8kg/m；

qB—擋邊帶每米質(zhì)量，kg/m，qB=q0+2qs+BfqT/ ts=19.8kg/m；

q0—每米基帶質(zhì)量，kg/m，q0=10.82kg/m；

qs—每米擋邊質(zhì)量，kg/m，qs=2.3kg/m；

qT—每米隔板質(zhì)量，kg/m，qT=2.8kg/m；

ts—隔板間距，m，ts=0.252m；

Bf—有效寬度，m，Bf=0.39m；

q—每米物料質(zhì)量，kg/m，q=Q/（3.6V）=50/ （3.6×1）=13.9kg/m；

Q—運量，t/h，Q=50t/h；

V—帶速，m/s，V=1m/s；

FST—提升阻力，N，F(xiàn)ST=gqH=9.81×13.9×20.6=2809N；所以FU=2.7×742.3+2809=4813.21N。

3.2.2電機功率P

P=FUV/（1000η）kW

式中η—傳動效率，η=0.75。

所以P=4813.21×1/（1000×0.75）=6.42kW，選P=7.5kW。

3.2.3輸送帶張力計算

輸送帶最大張力Smax=S0+FU+gqBH （N）

式中S0—最小拉力，S0≥5（qB+q）l0*g=1653（N）

l0—托輥間距，m，一般l0=1m。

所以Smax=10467.5 （N）

3.3帶芯層數(shù)計算

Z≥Smaxm/B［α］

式中 m—輸送帶安全系數(shù)，m=14；

B—輸送帶寬度，mm；

［α］—輸送帶許用強度，采用EP100時［α］=100N/（mm*層）。

則Z=10467.5×14/（650×100）=2.3層，

考慮到接頭部位的強度損失，選Z=4。

3.4主要部件選型設(shè)計

（1）皮帶：擋邊帶帶寬B=650mm，擋邊高度h=120mm，隔板間距ts=252mm，基帶層數(shù)Z=4，上膠厚4.5mm，下膠厚1.5mm，加強層厚3mm，型號為EP100-B650*4*（4.5+3+1.5）。

（2）驅(qū)動裝置：電機Y132M-4，功率7.5kW；減速機DCY160-40（考慮到今后擴產(chǎn)擴能，將電機功率加大，現(xiàn)場供貨型號為Y200L-4和DCY224-40）。

（3）主要滾筒：傳動滾筒直徑選D1=500mm，改向滾筒直徑選D2=400mm。

（4）改向壓輪：傳統(tǒng)的階梯狀改向壓輪大輪與小輪為一體式，轉(zhuǎn)速相同，線速度不一致。大輪線速度大，小輪線速度小，導致小輪上的擋邊在運行過程中受到拉力從而加速擋邊磨損。經(jīng)改進設(shè)計，大輪與小輪采用分體式，即將大輪與小輪分開，并在小輪內(nèi)部設(shè)計安裝一組軸承，與大輪產(chǎn)生相對轉(zhuǎn)動，消除拖帶磨損現(xiàn)象［5］，如圖3所示。改向壓輪大輪選直徑D3=500mm，小輪選直徑D4=260mm。

圖3　改向壓輪

（5）托輥：上、下普通托輥選用平行上托輥TD2C2和平行下托輥TD2C3；緩沖段托輥采用TD2C2托輥改進的橡膠緩沖輥子；水平段增設(shè)了擋輥，防止膠帶跑偏；回程段增設(shè)了復式下托輥，增大膠帶的有效支承面積，同時減小了擋邊與下托輥輥子的摩擦，延長了下托輥的使用壽命。

（6）清掃裝置：由于輸送帶上有橫隔板，普通刮板式的清掃器已不能采用，必須用接觸輸送帶內(nèi)面的清掃器。因此，在頭部回程膠帶上配置了自主設(shè)計的無動力拍打清掃器，安裝簡單，對膠帶磨損較小，自身使用壽命長，清掃效果明顯；尾部回程段設(shè)置了標準空段清掃器TD2E0。

（7）其余部件：頭架、尾架、驅(qū)動架、支腿、漏斗、護罩以及保護裝置等均參照TD75型或DTII型標準固定式帶式輸送機設(shè)計手冊選用［6］，如圖4所示。

圖4　輸送機總圖

4 存在的問題與解決措施

4.1回程皮帶掉帶現(xiàn)象

在設(shè)備安裝調(diào)試階段，皮帶跑偏后，回程皮帶容易在改向壓輪處掉落，導致設(shè)備無法開機運轉(zhuǎn)進行調(diào)試。從圖5中不難看出，當波狀擋邊皮帶向一側(cè)跑偏后，皮帶會掉落至改向壓輪的兩個小輪中間，從而導致設(shè)備不得不停機。為了消除這一現(xiàn)象，在改向壓輪后方增設(shè)一組由復式下托輥和平行托輥組成的托帶裝置同時托住波狀擋邊皮帶的基帶和擋邊，如圖6所示。經(jīng)過此次改進，有效地解決了掉帶現(xiàn)象，為設(shè)備的正常調(diào)試提供了保障。

4.2皮帶跑偏現(xiàn)象

膠帶跑偏是帶式輸送機運轉(zhuǎn)過程中一種常見的故障。對于大傾角波狀擋邊式帶式輸送機，如不及時調(diào)整，長時間的跑偏運行不僅使膠帶基帶邊緣磨損嚴重，復式下托輥與波狀擋邊也會產(chǎn)生干涉，從而引起波狀擋邊的磨損，導致膠帶撕裂和刮損等突發(fā)性事故。

在本次設(shè)備安裝調(diào)試結(jié)束后，皮帶機空運轉(zhuǎn)能正常運行。但是帶料運行后，皮帶出現(xiàn)了跑偏現(xiàn)象。結(jié)合多年的普通帶式輸送機生產(chǎn)實踐經(jīng)驗和跑偏規(guī)律，我們分析認為跑偏現(xiàn)象是由于落料點受沖擊力大、物料落料不均所引起。經(jīng)現(xiàn)場查看，該輸送機的落料溜槽中心與輸送機中心存在偏差，導致物料落在波狀擋邊皮帶的一側(cè)。為了消除落料溜槽中心與輸送機中心因安裝誤差引起的偏差，在原標準導料槽的基礎(chǔ)上進行改進，改制了有合理導向角度的V型導料槽，在普通喇叭口導料槽的基礎(chǔ)上增加V型導向頂板，使物料流均勻的分布在擋邊帶中部，避免了撒料現(xiàn)象和由于物料流引起的皮帶機跑偏因素，同時導向頂板起到了一定的緩沖物料作用，減輕了物料對皮帶的損傷。通過改進，有效地解決了由于落料引起的跑偏現(xiàn)象，延長了膠帶的使用壽命，為用戶節(jié)省生產(chǎn)成本。

圖5　改向壓輪與回程波狀擋邊皮帶

圖6　托帶裝置

5 結(jié)語

通過金德鉛業(yè)的大傾角波狀擋邊帶式輸送機項目工程的實施，可以總結(jié)出其優(yōu)勢是結(jié)構(gòu)簡單、運行平穩(wěn)、輸送傾角大，占地面積少、維護量小、維修方便、一般能節(jié)約投資費用約20%～30%，取得良好的綜合經(jīng)濟效益。金德鉛業(yè)該條帶式輸送機提升高度達20.6m，如采用普通帶式輸送機，按許用傾角16°輸送，則水平機長約需80m。采用本設(shè)計的大傾角波狀擋邊帶式輸送機方案，水平機長僅有34.4m，水平機長縮短了一半以上，為用戶節(jié)約了成本，具有推廣和應用價值。

［1］金豐民. 帶式輸送機實用技術(shù)［M］. 北京:冶金工業(yè)出版社， 2012:2-6.

［2］王引生. DTII（A）型帶式輸送機設(shè)計手冊（第2版）［M］. 北京:冶金工業(yè)出版社， 2013:643-644.

［3］GB/T10595-2009， 帶式輸送機［S］.

［4］《運輸機械設(shè)計選用手冊》編輯委員會. 運輸機械設(shè)計選用手冊（上）［M］. 北京:化學工業(yè)出版社， 1999:653-658.

［5］王樹青. 大傾角波狀擋邊帶式輸送機的使用實踐［J］. 煤礦機電，2001（4）:41-42.

［6］機械工業(yè)部北京起重運輸機械研究所. DTII型固定式帶式輸送機設(shè)計選用手冊［M］. 北京:冶金工業(yè)出版社， 1994:128-164.

Design and Application of Large Inclination Corrugated Sidewall Belt Conveyor

LI Huan-liang
（Education Training Center of Jiangxi Copper Corporation， Guixi 335421， Jiangxi， China）

Large inclination corrugated sidewall belt conveyor in our country is a new kind of belt conveyor. For a period of time，a number of domestic and foreign research institutions and manufacturers were committed to research， develop and manufacture large inclination corrugated sidewall belt conveyor， China also had widely utilization in various fields， and thedomestic market had bright development prospects. But the large inclination corrugated sidewall belt conveyor was rarely used in our corporation. Combined with the project of large inclination corrugated sidewall belt conveyor in JCC Jinde Lead Company Limited， the applications of large inclination corrugated sidewall belt conveyor was introduced， and designcalculation， component select and structure design optimization was made for large inclination corrugated sidewall belt conveyor.

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TH222

A

1009-3842（2016）03-0094-05

2016-04-19

李歡良（1982-），男，湖南桃江人，機械工程師，主要從事帶式輸送機的生產(chǎn)設(shè)計與技術(shù)管理等工作。E-mail:jxccyj@163.com