壓陷阻力與影響因素關系試驗臺的設計

摘 要：為了研究帶式輸送機的壓陷阻力，以達到降低輸送機能耗的目的，根據平直托輥壓陷阻力的理論公式，以壓陷阻力和其影響因素作為測量對象，設計一個試驗臺進行試驗研究。為方便在實驗室里試驗，在普通帶式輸送機結構的基礎上進行改動，該試驗臺上主要更改了加載方式，并加入了傳感器，用來測量壓陷阻力及其影響因素值大小。根據測量出的數值，可以驗證理論公式中壓陷阻力與其影響因素之間關系的正確性。

關鍵詞：帶式輸送機;壓陷阻力;試驗臺

引言

帶式輸送機是最重要的散裝物料輸送設備，廣泛應用在各個工業領域，設計長距離、大運量、高帶速的帶式輸送機是發展的必然趨勢。發動機提供的能量被各種運行阻力所消耗，其中壓陷阻力占的比重最大，因此研究壓陷阻力與其影響因素之間的關系具有實際意義。

一、壓陷阻力

覆蓋在輸送帶上的橡膠材料具有一定的彈性和硬度，因此在輸送帶運行時，下覆蓋膠在重力作用下不斷地被壓陷在托輥上，產生了運行阻力，即壓陷阻力。

用計算損耗能的方法推導出平直托輥的壓陷阻力理論公式為[1]：

二、試驗臺的結構

根據壓陷阻力的理論公式，得到其影響因素。為了驗證公式中壓陷阻力與其影響因素之間關系的正確性，設計一個試驗臺，對壓陷阻力隨貨載、帶速、托輥直徑、下覆蓋膠厚度變化的關系進行試驗研究。

壓陷阻力試驗臺的結構如圖1所示，其結構與普通帶式輸送機相似，不同的是：為了測試壓陷阻力和加載重力需要把被測托輥吊起，上輸送帶下面固定三個支撐托輥;采用液壓系統1對托輥進行加載，液壓缸鉸接安裝在支撐架上;在活塞的下面連接一位移傳感器2，用來測試活塞的位移，即為壓陷深度;通過調節液壓缸活塞來改變載荷大小，載荷的大小用連接在托輥上面的拉壓力傳感器3測定;測試壓陷阻力的壓力傳感器5水平方向放置在托輥前面的固定擋板上，為了準確地測量加載重力和壓陷阻力，傳感器5通過鉸接的方式與測試托輥相連，當輸送帶運行時，托輥隨之向前移動，接觸到前面的壓力傳感器5，此時壓力傳感器輸出的壓力信號即為壓陷阻力;驅動滾筒上放置一速度傳感器6，用來測試輸送帶的運行速度[2-4]。

三、測試原理

試驗臺的測試原理圖如圖2所示，對輸送帶加載部分采用驅動力控制系統，它是由放大器、電液伺服閥、液壓缸及壓力傳感器主要部分組成的閉環控制系統。當單片機給定一個力指令電壓信號與壓力傳感器反饋電壓信號不等時，放大器輸給電液伺服閥的電流使液壓缸輸出液壓力，直到指令信號和壓力傳感器的信號相等時，作用在輸送帶上的力才是給定值。當加載力穩定后，與液壓缸相連的位移傳感器測出活塞的位移值，即壓陷深度。調整好加載力后，啟動輸送機，安裝在驅動滾筒上的速度傳感器測出帶速。托輥隨輸送帶向前運動，壓在固定在前端的壓力傳感器上，此時傳感器所測即為壓陷阻力。傳感器把測得的信號經放大器輸出到單片機并存儲，通過顯示器清晰顯示。

四、結語

以帶式輸送機平直托輥的壓陷阻力為研究對象，為了驗證壓陷阻力與其影響因素的關系，設計出測試壓陷阻力的試驗臺，用以驗證實測的壓陷阻力與影響因素的關系是否與公式中的一致。該試驗臺的設計方案為實際應用中壓陷阻力的測試提供了理論基礎，具有實際應用價值。

參考文獻：

[1]王玨，毛君.帶式輸送機平直托輥壓陷滾動阻力的能量法研究[J].煤礦機械，2008（12）：56-57.

[2]金豐民，王瑀，張榮建.帶式輸送機實用技術[M].北京：冶金工業出版社，2012.2.

[3]宋偉剛，趙琛.帶式輸送機阻力隨帶速變化規律性的實驗研究[J].煤礦機械，2001（3）：16-18.

[4]毛君，張東升，師建國.抗撕裂輸送帶的性能測試[J].起重運輸機械，2004（1）：44-46.