現代帶式輸送機的設計方法

田雨

摘 要：受到目前帶式輸送機所輸送物料距離的延長，以及帶速與驅動功率的大幅度提升，對帶式輸送機開展合理化的設計工作，將會對減小設備造價及成本費用發揮出更加重要的作用價值，同時也可實現對輸送機運行效率的大幅度提升。本文將重點對現代帶式輸送機的系統設計、結構參數優化及動態分析展開具體探究。

關鍵詞：帶式輸送機；系統設計；結構參數優化；動態分析

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.24.028

1 系統設計

在開展帶式輸送機的設計工作之時，對于輸送帶的布設經常是要通過生產工藝來予以明確，并還需對以下幾方面的問題予以重點考量：

（1）明確指出對裝料與卸料裝置所提出的要求，確定出具有良好實用性的轉載方式。

（2）明確輸送機線路當中不同輸送機之間的密切關聯性。啟動順序為受料輸送機先驅動，停車順序為給料輸送機先停機，若系統內多個輸送機參數不一致，利用此關系便可確定出啟動時間與停機時間要求。

（3）無法達到啟停車順序要求情況時，需在各輸送機之間新增緩沖倉來提升系統適應性及運行效率。

（4）若所運輸的物料含有較多的粉塵顆粒物，則需采取密封輸送方式亦或是增裝除塵設備。

（5）在系統運行的不同環節當中采取相應的監控措施。

（6）輸送機零部件應滿足于標準化要求。

（7）基于經濟適用性與空間節約性的角度出發，通常運輸方式不采取多條運輸線并行形式，而大都采取的是串聯方式。但是一旦有其中某一條輸送帶出現故障停機，便會導致所有并聯運輸線都停止運輸。對此，可優先考慮采用長距離輸送設備取代多條輸送帶并聯方式。

2 結構參數優化

盡管帶式輸送機在結構形式上受制于多種不同工作狀況條件的影響，但是輸送機的運行狀態則大多處于滿載正常運行狀態，在完成了一般性設計計算處理后，可選用離散變量網絡優化方法，來針對帶式輸送機的結構參數采取優化處理。所進行優化處理的主要目的即為降低輸送機的年度營運費用，主要就包括了電費耗損，輸送帶、滾軸、托輥折舊費用。考慮到電動機、機架等結構件對于優化結果不會產生太大的影響，因此對于這一方面的費用一般可不予以考慮。相應的費用計算函數則為：

G=K（B，Gx，a，v，α）

上述函數中的B，Gx，a，v，α分別表示輸送帶的寬度、強度、托輥間距、速度，及滾筒工作圍角包。而D表示輸送帶的年運營費用，K目標函數值。

通常而言，機械設備結構參數優化均屬于是離散變量優化問題。對離散變量的優化方式仍有待進一步的改進尤其有關帶式輸送機構參數的優化，因各項約束性條件難以被歸結成顯式函數，并且約束相對偏多。因而，在本次研究中就利用網格法來實施優化處理，分別去電，算出目標函數值K，同時和計算過的K-1個點最優點K（G）展開對比分析，若目標函數優于最優點則予以取代，反之則保留原有最優點。不斷執行這一處理過程，直到最終完成對所有離散點的檢查后獲得最優點K（G）。

3 動態分析

對帶式輸送設備的啟動與制動過程開展科學化的設計工作，將是保障帶式輸送機達到良好運行效果的關鍵所在。輸送設備當中的相關元件受力情況均可在啟動與制動環節內達到最高峰值，因此針對輸送設備元件最大受力情況展開分析工作前，需對輸送設備啟動與制動環節開展動力分析。當前有關帶式輸送設備動力學模型的分析，主要是借助于模型簡化的方式來對其固有屬性予以求解。在具體的運行過程中基本是應用的數值求解方法，一般是把輸送設備連續模型動力學方程通過差分處理方式來獲得輸送設備的離散動力學方程。具體的處理方法即為把輸送設備分成多個有限單元并獲得相應的離散模型，同時還需注意輸送設備離散模型是通過多個分支結構與整個輸送帶所組成的閉環結構所構成，因此通過拉格朗日方程確定出帶式輸送設備離散模型方程：

[M]{X}+[C]{X}+[K]{X}={F}

在上述方程當中：[M]、[C]、[K]、[F]各自表示質量、阻尼、剛度、力矩陣，三個[X]則分別相對應于位移、速度、加速矢量。

如下圖1所示，在系統啟動之時，初始加速度為0；在增大至T/2后，達到最大加速度，而后對稱性下降；在速度達到最大值時，加速度下降為0。可通過以下公式計算加速度：

在上述計算公式中T代表啟動時間點。

但考慮到上述啟動方式過于理想化，因在啟動前，輸送帶未完全緊繃，為防止在啟動后對輸送帶造成過大沖擊，需在啟動前先將輸送帶拉緊，因而也便需在啟動環節新增一個延遲時段，一般這一時段的速度值為額定速度1/10左右。

4 結束語

在本次研究中主要就針對現代帶式輸送機的設計方法展開了相關的探究工作。首先簡要分析了在開展帶式輸送機系統設計工作時應當重點關注的一些要點內容，如輸送機線路上不同輸送機之間的相互關系、環保要求、系統監控、零部件應用標準等。而后闡述了相應的結構參數優化方法，并通過數據理論模型構建對帶式輸送機展開了動態化分析。

參考文獻：

[1]劉文平，李文斌，王維等.基于模糊控制技術的帶式輸送機自動糾偏裝置的設計與仿真[J].煤礦機械，2014.

[2]金琦淳，車小偉，沈妍等.新型帶式輸送機液壓張緊裝置的設計[J].機床與液壓，2016.