夾帶式散糧運輸機垂直提升段力學模型探討

馬建宇，李永祥，王明旭，靳航嘉

(河南工業大學 機械工程學院，河南 鄭州 450007)

隨著國際貿易的日益發展，國際進出口貿易急劇增加，對大批量散料輸送能力的要求越來越高，在港口的輸運中更為顯著[1]。相比于常規的大傾角運輸設備如斗式提升機等，夾帶式皮帶機在運輸過程中，物料被包裹在承重帶與壓帶之間，不與外界接觸，物料顆粒間無(或很小)相對運動，因此輸運過程中振動小、物料的破碎率低、噪音低、無污染、無泄漏、無火花，不存在塵埃爆炸的隱患[2-3]。而且還擁有能耗低、綠色環保、經濟性好、可靠性高、運輸物料種類多等諸多優點。在當前我國港口碼頭的不斷新建和擴建過程，對輸送設備的需求越來越高的背景下，大輸送量并且高效、節能的大傾角夾帶式皮帶運輸機必將擁有廣闊的應用前景[4]。

1 數學模型

1.1 夾帶機提升段的一般數學模型

上世紀80年代，美國學者Dos Santos對大傾角夾帶式皮帶運輸機進行了大量的理論研究，提出提升段的一般數學模型[5]。傳統皮帶機的運輸傾角如果大于物料間的內摩擦角，帶上的物料就會滑移引起運輸失效。但夾帶式皮帶機相比傳統的皮帶機多了一條壓帶，壓帶靠自身的張力或外加壓力壓緊物料，增大了物料內部的摩擦力，物料被壓帶和承載帶夾持，從而做到大傾角乃至垂直運輸[6]。

對于無內聚力物料的受力，可以簡化如圖1所示(假設物料為緊密的平行層流)。

Wmsinα=(N+Wmcosα)μ

(1)

式中：α為輸送角度；μm為夾持物料的內摩擦系數；……