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1、 轉(zhuǎn)彎帶式輸送機的設(shè)計與應(yīng)用 張華 泰安力博機電科技有限公司 摘要：本文針對平面轉(zhuǎn)彎帶式輸送機設(shè)計過程中的問題，詳細介紹了轉(zhuǎn)彎段轉(zhuǎn)彎措施、轉(zhuǎn)彎半徑計算方法及參數(shù)選擇與運行調(diào)節(jié)，通過合理確定技術(shù)參數(shù)，滿足了帶式輸送機在轉(zhuǎn)彎段受力平衡、不飄帶、不撒料等要求。 關(guān)鍵詞：平面轉(zhuǎn)彎 帶式輸送機 轉(zhuǎn)彎措施 參數(shù)選擇 推薦精選 0. 引言 帶式輸送機的轉(zhuǎn)彎變向運行有三種方式：搭接轉(zhuǎn)載、強制性彎曲運行、非強制性彎曲運行。輸送機串聯(lián)搭接是最早實現(xiàn)彎曲變向的方法，但在搭接處理論上要求物料速度與膠帶運行速度相等，當(dāng)二者速度不等時，會造成對膠帶和設(shè)備的沖擊，同時設(shè)備臺數(shù)多，投資和維護費用

2、高；強制性彎曲運行時在整條皮帶上或轉(zhuǎn)彎段采用特殊的結(jié)構(gòu)（如管狀帶式輸送機、增加立輥等），這樣就使輸送機的造價增大，不易維護，運行阻力增大，因此這兩種方式現(xiàn)在很少使用。平面轉(zhuǎn)彎帶式輸送機是通過抬高轉(zhuǎn)彎段內(nèi)曲線、增加托輥組槽角等措施實現(xiàn)自然變向的帶式輸送機，由于其在結(jié)構(gòu)上除轉(zhuǎn)彎部分外與普通帶式輸送機零部件通用，結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉，節(jié)省設(shè)備，成為平面彎曲運行采用的普遍方式。 1. 轉(zhuǎn)彎措施： 在輸送帶的張力作用下，普通帶式輸送機的輸送帶單元的受力和彎曲段輸送帶的受力情況如圖一所示，其兩端張力作用在同一直線上的，單元上的各力是平衡的，而彎曲段輸送帶受力單元兩端的張力方向有一個夾角，輸送帶單元的合力

3、不平衡，將產(chǎn)生一個向心力。平面轉(zhuǎn)彎帶式輸送機托輥組結(jié)構(gòu)與布置的特點就是產(chǎn)生一個向外的離心力，以平衡輸送帶張力的向心合力。針對這一原理常用的轉(zhuǎn)彎措施包括： 圖一：直線段和曲線段膠帶受力示意圖 （１）使轉(zhuǎn)彎處的托輥具有安裝支撐角j 。它是在轉(zhuǎn)彎處，使托輥的內(nèi)側(cè)端向輸送帶運行方向移動而形成。j愈小對輸送帶運行是有利的，，但j=0時托輥將不產(chǎn)生對膠帶向外的推力，此時膠帶將逐漸向內(nèi)跑偏，一般按經(jīng)驗取j=0.5°。 圖二 轉(zhuǎn)彎段托輥布置 （2）增大成槽角j0，j0是側(cè)托輥軸線與中間平托輥軸線形成的夾角。 推薦精選 j0愈大，不但使轉(zhuǎn)彎半徑減小，而且使輸送帶具有居中自動調(diào)節(jié)能力。由于

4、轉(zhuǎn)彎處托輥成槽角的變化，使相應(yīng)的機架、托輥座或連接裝置要有所改動。同理，為了改善回空側(cè)輸送帶的居中自動調(diào)節(jié)性能和減小回空帶所確定的轉(zhuǎn)彎半徑，回空側(cè)輸送帶可采用V形托輥組。 （3）構(gòu)成內(nèi)曲線抬高角g，膠帶在轉(zhuǎn)彎曲線的內(nèi)側(cè)所形成的曲線叫內(nèi)曲線。內(nèi)曲線的抬高可減小轉(zhuǎn)彎半徑，g愈大對轉(zhuǎn)彎越有利，但過大會使物料向外滾動，因此g角不宜過大。 圖三 內(nèi)抬高角與成槽角的構(gòu)成 （4）對采用單托輥組的回空分支，在兩回程托輥之間的輸送帶上面加壓輥，可以減小回空側(cè)所確定的轉(zhuǎn)彎半徑。 2. 轉(zhuǎn)彎半徑的確定： (１) 根據(jù)力的平衡規(guī)律確定曲率半徑R1 在轉(zhuǎn)彎處應(yīng)保證輸送帶在任何正常工況下不發(fā)生跑偏，

5、而跑偏的根本原因在于力的不平衡所致。根據(jù)轉(zhuǎn)彎處諸力的平衡方程可以導(dǎo)出滿足力學(xué)平衡條件的最小轉(zhuǎn)彎半徑。取圓心角為dα的微元段最為分析對象。膠帶上受力為：初張力S，張力增量dS，運行阻力dW，離心力dQ，托輥給膠帶的反力dP1 、dP2、 dP3, 托輥給膠帶的離心摩擦力反力dT1, dT2, dT3,,設(shè)重力在各托輥上的重力分配系數(shù)為K1、K2、K3，則各托輥上承受的物料與膠帶重力為：、、。 圖四 膠帶在轉(zhuǎn)彎處受力分析圖 由上圖可知： （1） （2） （3）

6、 其中：的含義是膠帶與托輥間雖可產(chǎn)生最大的摩擦力，但所需要的可以小于該值，如果K1、K2、K3不變，得數(shù)值將因膠帶向內(nèi)跑偏力的不同而有所改變，使托輥作用于膠帶的離心力與之平衡。計算時，為充分利用摩擦力來減小轉(zhuǎn)彎半徑，可按來考慮。 以單個托輥作為研究對象： （4） （5） 推薦精選 （6） 承載分支膠帶微元體的運行阻力為： （7） 忽略離心力的影響，在切線方向力的平衡公式為：dS=dW （8） 由（7）和（8）

7、可得： （9） 法線方向力的平衡方程為（10）： 當(dāng)很小時：，為高階無窮小，聯(lián)立以上各式可得： （11） 其中： 稱為導(dǎo)來摩擦系數(shù)，它是隨、、而變化的變量，當(dāng)無曲線內(nèi)抬高角和托輥成槽角時，，相當(dāng)于摩擦系數(shù)。當(dāng)內(nèi)曲線抬高角或加大成槽角時均可使增大，即 與的存在相當(dāng)于值得增大。 由式（9）和式（11）可得： （13） 積分后帶入式（11）得： （14） 其中：－在回空分支沿輸送帶運行方向，直線段與曲線段相遇點輸送帶的張力，N； －回空分支轉(zhuǎn)彎

8、處托輥旋轉(zhuǎn)部分線質(zhì)量，kg/m； －回空分支托輥與輸送帶沿托輥運行阻力系數(shù)； －滿足力學(xué)條件的最小轉(zhuǎn)彎半徑，m； －輸送帶的線質(zhì)量，kg/m； －轉(zhuǎn)彎角度，rad。 注意問題：利用力的平衡條件選擇有關(guān)參數(shù)時應(yīng)注意： 為充分利用摩擦力，取摩擦力利用系數(shù)； 無載時膠帶的離心力小，摩擦也小，所需曲率半徑大，故計算時取曲線段上取物料線質(zhì)量； 對于復(fù)雜工況的輸送機，應(yīng)充分考慮各種運行工況，相遇點張力取最大值帶入公式計算。 對于采用深槽托輥組的轉(zhuǎn)彎皮帶機，應(yīng)考慮深槽托輥對阻力系數(shù)的影響，可比正常段的阻力系數(shù)增大0.002~0.003 推薦精選 。 (2)根據(jù)輸送帶的容許應(yīng)力確

9、定曲率半徑R2 在轉(zhuǎn)彎處，如果轉(zhuǎn)彎半徑為常數(shù)，把輸送帶中心線視為中性軸，則輸送帶外緣相對拉伸，而內(nèi)緣相對壓縮。顯然相對拉伸和壓縮的變形量與轉(zhuǎn)彎半徑有關(guān)，并隨其減小而增大。因此，要保證輸送帶外緣應(yīng)力不超過許用應(yīng) 力，滿足該條件的最小轉(zhuǎn)彎半徑R2為： （15） 其中：Se——輸送帶的許用張力，N SL——轉(zhuǎn)彎終點輸送帶的張力，N； B——帶寬，m； E0——輸送帶的拉伸剛

10、度； Sp——輸送帶的破斷拉力，N； ep——輸送帶的破斷應(yīng)變。 (3)按輸送帶不離開側(cè)托輥驗算 R3 轉(zhuǎn)彎半徑過小時，有可能發(fā)生在外側(cè)托輥上的輸送帶飄起而離開托輥的現(xiàn)象，從而使輸送機不能穩(wěn)定運轉(zhuǎn)。滿足輸送帶外側(cè)不離開托輥的最小轉(zhuǎn)彎半徑為 （16） 其中：R3——滿足輸送帶不離開側(cè)托輥的最小轉(zhuǎn)彎半徑，m； Sm——轉(zhuǎn)彎段輸送帶張力的最大值，N； SL——轉(zhuǎn)彎終點輸送帶的許用張力，N； l——外側(cè)輸送帶與水平線的夾角。l=j0-g。 輸送機的轉(zhuǎn)彎半徑為：R=max{R1，R2，R3}。 3. 膠帶運行中的對中調(diào)節(jié)和

11、有關(guān)參數(shù)的選擇： 3.1 的自動調(diào)節(jié)原理： 根據(jù)導(dǎo)來摩擦公式可知安裝支撐角對導(dǎo)來摩擦系數(shù)的影響較小，僅討論其他參數(shù)對其影響。在確定轉(zhuǎn)彎半徑的計算過程中，通常取物料在托輥上的重力分配系數(shù)為，實際跑偏時，分配系數(shù)會有所變化，倘若允許10%的跑偏，向內(nèi)跑偏時，，此時值最大，向外跑偏時，，此時值最?。? （17） 調(diào)節(jié)系數(shù)為： （18） 在實際使用過程中希望和越大越好：的增大將減小轉(zhuǎn)彎半徑，的增大將更有利于現(xiàn)場調(diào)偏，經(jīng)過計算可得出結(jié)論如下： 推薦精選 （1）與一定，增大：

12、和都將增大； （2）與一定，增大：將增大，將減?。? （3）與一定，增大：將增大，將減小。 （4）當(dāng)、 、一定時，由于跑偏而使分配系數(shù)有所變化，當(dāng)向外跑偏時， 減小而增大，從而減小，減小了對膠帶和物料的向外推力，當(dāng)向內(nèi)跑偏時，增大而減小，從而增大，增大了向外推力，這種自動調(diào)節(jié)作用有利于膠帶的居中，減小跑偏程度。 由于轉(zhuǎn)彎半徑的計算是按照最困難工況為條件的，因此在有載和無載時膠帶的跑偏方向是不同的。無載時由于摩擦小，托輥給膠帶的橫向推力小，因此膠帶向內(nèi)跑偏，而在有載時情況相反，膠帶向外跑偏。若半徑值合理，則跑偏量均能在要求范圍之內(nèi)。現(xiàn)場安裝時，可根據(jù)膠帶的實際跑偏情況調(diào)節(jié)安裝支撐角的大小。

13、 若曲率半徑較小，調(diào)節(jié)j角也有可能在無載時穩(wěn)定運行，但在有載時將出現(xiàn)過度向外跑偏，此致側(cè)輥經(jīng)常發(fā)生作用。若曲率半徑過小，則無論如何調(diào)節(jié)，膠帶也不會穩(wěn)定，因此合理的確定曲率半徑顯的尤為重要。。 3.2參數(shù)選擇原則： 3.2.1摩擦系數(shù)的選擇： 值的大小不是取決于人們的愿望而是取決于材料的性質(zhì)，一般鋼面托輥與橡膠面的最大摩擦系數(shù)可取為：。 3.2.2內(nèi)曲線抬高角的選擇： 內(nèi)曲線抬高角從容許的角度看，最小可取到0，最大可取到物料內(nèi)靜、動摩擦角差值之半（動摩擦角一般為靜摩擦角的0.5—0.7倍），這樣物料在由直線段轉(zhuǎn)到過渡段曲線后的短時間內(nèi)不會向外流動。實踐證明：為宜。 3.2.3托輥組

14、成槽角的選擇： 托輥成槽角的增大能同時增大和，是減小轉(zhuǎn)彎半徑的最有效措施，因此在轉(zhuǎn)彎段可采用深槽托輥結(jié)構(gòu)以滿足半徑要求，最大槽角可達60°。 在實際的設(shè)計計算中，應(yīng)綜合考慮各項參數(shù)的影響，優(yōu)先考慮增大槽角，然后考慮抬高角。若各參數(shù)調(diào)整后仍不能滿地形地貌等要求而使轉(zhuǎn)彎成為不可能，這時應(yīng)設(shè)法降低相遇點的張力值，可采取的措施包括： （1） 加尾部驅(qū)動； （2） 在轉(zhuǎn)彎相遇點之前加輔機驅(qū)動。 4. 應(yīng)用實例：龍灘煤礦長距離帶式輸送機 推薦精選 4.1基本參數(shù)： 基本技術(shù)參數(shù) 運量 400t/h 運距 6000m 平均傾角 -0.3% 帶速 2.5m/s 輸送帶寬度

15、 B=800 輸送帶型號 ST1600 轉(zhuǎn)彎角度 6°18′58″ 4.2設(shè)計結(jié)論： 電機功率：4×250kW（三驅(qū)，一套備用）； 轉(zhuǎn)彎段措施：=0.5，=60°，=5°； 轉(zhuǎn)彎半徑（理論值）：850m； 轉(zhuǎn)彎半徑（實際取值）：1000m。 經(jīng)過現(xiàn)場滿載和空載情況下的反復(fù)調(diào)試，通過調(diào)整安裝支撐角，達到了空載時皮帶稍向內(nèi)跑偏，帶載時稍向外跑偏，但均在允許范圍之內(nèi)，沒有出現(xiàn)撒料、飄帶等現(xiàn)象，運行情況良好。 參 考 文 獻 [1] 孫可文著. 帶式輸送機的傳動理論與設(shè)計計算. 北京: 煤炭工業(yè)出版社，1991 [2] 于巖等. 運輸機械設(shè)計. 北京：中國礦業(yè)大學(xué)出版社，1998 [3] 宋偉剛編著. 散狀物料帶式輸送機設(shè)計. 東北大學(xué)出版社. 2000 [4] DT II型固定式帶式輸送機設(shè)計選用手冊. 冶金工業(yè)出版社.1994 [5] 陳培媛 站悅暉 宋偉剛.平面轉(zhuǎn)彎帶式輸送機的結(jié)構(gòu)設(shè)計. 煤礦機械. 2005 [6] 于英華 徐平.膠帶輸送機的轉(zhuǎn)載設(shè)計理論. 阜新礦業(yè)學(xué)院學(xué)報.1997 [7] 李光布編著. 帶式輸送機動力學(xué)及設(shè)計. 北京.機械工業(yè)出版社. 1998 （注：可編輯下載，若有不當(dāng)之處，請指正，謝謝!） 推薦精選