帶式輸送機(jī)計(jì)算公式的見(jiàn)解

摘要：帶式輸送機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算的核心是驅(qū)動(dòng)功率和輸送帶張力計(jì)算，而其計(jì)算基礎(chǔ)是運(yùn)行阻力的確定。文章對(duì)帶式輸送機(jī)主要阻力和傾斜阻力的計(jì)算公式進(jìn)行了推導(dǎo)，比較了逆止力兩種不同的計(jì)算公式，得出了各自的適用情況，最后對(duì)輸送帶下垂度公式進(jìn)行了推導(dǎo)。

關(guān)鍵詞：帶式輸送機(jī)；主要阻力；傾斜阻力；逆止力；下垂度；計(jì)算公式 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類(lèi)號(hào)：TH222 文章編號(hào)：1009-2374（2015）32-0082-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.32.044

1 概述

帶式輸送機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算的核心是驅(qū)動(dòng)功率和輸送帶張力計(jì)算，而其計(jì)算基礎(chǔ)是運(yùn)行阻力的確定。運(yùn)行阻力分為主要阻力FH、附加阻力FN、主要特種阻力Fs1、附加特種阻力Fs2、傾斜阻力Fst。這五種阻力不是每種帶式輸送機(jī)都有的，特種阻力Fs1、Fs2只出現(xiàn)在某些設(shè)備上。向上輸送的傾斜帶式輸送機(jī)一般應(yīng)進(jìn)行逆止力計(jì)算。本文中的公式出自DTⅡ（A）帶式輸送機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)和MT/T467-1996煤礦用帶式輸送機(jī)設(shè)計(jì)計(jì)算。

2 主要阻力和傾斜阻力計(jì)算公式的推導(dǎo)

主要阻力是發(fā)生在重段和空段托輥的旋轉(zhuǎn)阻力，旋轉(zhuǎn)阻力主要是發(fā)生在軸承和密封處的摩擦阻力以及膠帶壓陷和物料松弛產(chǎn)生的阻力。帶式輸送機(jī)的傾斜阻力是傾斜帶式輸送機(jī)的物料提升或下降阻力。輸送機(jī)向上提升物料時(shí)，傾斜阻力為正值，向下輸送物料時(shí)，傾斜阻力為負(fù)值。

式中：

——輸送機(jī)長(zhǎng)度，m

——重力加速度

——上托輥旋轉(zhuǎn)部分每米質(zhì)量，kg/m

——下托輥旋轉(zhuǎn)部分每米質(zhì)量，kg/m

——膠帶每米長(zhǎng)度質(zhì)量，kg/m

——物料每米長(zhǎng)度質(zhì)量，kg/m

——輸送機(jī)傾斜角度，當(dāng)≤18°時(shí)，取cos≈1

——模擬摩擦系數(shù)，為包括托輥的旋轉(zhuǎn)阻力和輸送帶前進(jìn)阻力等的綜合摩擦系數(shù)。根據(jù)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO 5048：1989和現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《連續(xù)搬運(yùn)設(shè)備帶承載托輥的帶式輸送機(jī)運(yùn)行功率和張力計(jì)算》（GB/T 17119-1997）的規(guī)定，通常取0.02作為模擬摩擦系數(shù)的基本數(shù)值進(jìn)行計(jì)算，并根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)具體實(shí)際情況調(diào)整。

主要阻力FH可從帶式輸送機(jī)直線段阻力來(lái)求出。如圖1所示的帶式輸送機(jī)，AB段為承載直線段，DC段為回程直線段。

圖1 帶式輸送機(jī)直線段受力圖

直線段阻力的計(jì)算方法如下：

第一，承載直線段阻力Fw為：

第二，回程直線段阻力Fk為：

直線段總阻力為：

因上式中，故：

從上式中可以看出：

主要阻力：

傾斜阻力：

3 逆止力公式的見(jiàn)解

向上輸送的傾斜帶式輸送機(jī)，一般應(yīng)進(jìn)行逆止力計(jì)算。不同工況下，輸送機(jī)帶料停車(chē)時(shí)產(chǎn)生的逆轉(zhuǎn)力是不同的。經(jīng)過(guò)分析，通過(guò)輸送帶作用于傳動(dòng)滾筒上的最大逆止力出現(xiàn)在輸送機(jī)承載段只有上升段滿載，而其他區(qū)段為空載的條件下。當(dāng)輸送機(jī)停車(chē)出現(xiàn)逆轉(zhuǎn)時(shí)，必須設(shè)置逆止裝置和制動(dòng)裝置。在一臺(tái)帶式輸送機(jī)上安裝多臺(tái)機(jī)械逆止裝置時(shí)，若逆止裝置之間不能均衡受力，則每臺(tái)逆止裝置必須滿足整臺(tái)帶式輸送機(jī)所需的逆止力，并應(yīng)驗(yàn)算與逆止裝置相連的減速器輸出軸或傳動(dòng)滾筒軸及其連接件的強(qiáng)度。DTⅡ（A）帶式輸送機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)和MT/T467-1996煤礦用帶式輸送機(jī)設(shè)計(jì)計(jì)算給出的逆止力計(jì)算公式如下所示：

DTⅡ（A）帶式輸送機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)中給出的逆止力公式如下：

出于安全上的考慮，對(duì)阻止逆轉(zhuǎn)的力乘上一個(gè)0.8的系數(shù)。

MT/T467-1996煤礦用帶式輸送機(jī)設(shè)計(jì)計(jì)算中給出的逆止力公式如下：

=

通過(guò)這兩個(gè)公式直接比較逆止力的大小，難度較大。下面通過(guò)實(shí)例計(jì)算，驗(yàn)算兩個(gè)逆止力在不同輸送機(jī)傾斜角度時(shí)的大小，并得出兩個(gè)公式的適用情況。

實(shí)例原始參數(shù)：帶寬B=1000mm，帶速=2m/s，輸送能力Q=600t/h，輸送機(jī)長(zhǎng)度L=127.5m，模擬摩擦系數(shù)f=0.03，上托輥間距1.2m，下托輥間距3m，托輥槽角35°，托輥直徑133mm，上托輥旋轉(zhuǎn)部分每米質(zhì)量=15.75kg/m，下托輥旋轉(zhuǎn)部分每米質(zhì)量=5.36kg/m，

膠帶每米長(zhǎng)度質(zhì)量=13kg/m，物料每米長(zhǎng)度質(zhì)量

=83.3kg/m。

第一，當(dāng)輸送機(jī)傾角（取=3°）較小時(shí)，通過(guò)計(jì)算可得到：提升高度H=6.67m。

DTⅡ（A）帶式輸送機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)中給出的逆止力公式：

=1536.88N

MT/T467-1996煤礦用帶式輸送機(jī)設(shè)計(jì)計(jì)算中給出的逆止力公式：

=

=844.14N

由以上計(jì)算可知，F(xiàn)L1>FL2。

第二，當(dāng)輸送機(jī)傾角（取=10°）較小時(shí)，通過(guò)計(jì)算可得到：提升高度H=22m。

DTⅡ（A）帶式輸送機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)中給出的逆止力公式：

=14078.91N

MT/T467-1996煤礦用帶式輸送機(jī)設(shè)計(jì)計(jì)算中給出的逆止力公式：

=

=19635.03N

由以上計(jì)算可知，F(xiàn)L1

最后通過(guò)比較可知：當(dāng)輸送機(jī)傾斜角度較小時(shí)，

FL1>FL2，反之，F(xiàn)L1

4 輸送帶下垂度公式的推導(dǎo)

為使帶式輸送機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，輸送帶兩組托輥間懸垂度不應(yīng)過(guò)大。輸送帶的垂度與其張力有關(guān)，張力越大，垂度越小，張力越小，垂度越大。必須保證承載分支最小張力點(diǎn)的張力，限制輸送帶在托輥之間的下垂度，保證帶式輸送機(jī)正常運(yùn)行，不致因輸送帶下垂度過(guò)大導(dǎo)致煤炭垂直跳動(dòng)沖擊托輥而造成電機(jī)能量損失和物料灑落等現(xiàn)象。輸送帶張力與懸垂度的關(guān)系如圖2所示：

圖2 張力與懸垂度的計(jì)算示意圖

在兩托輥間的中點(diǎn)把承載段輸送帶截開(kāi)，取左側(cè)為分離體，并取，則對(duì)于承載段輸送帶：

式中：

——輸送帶最大允許下垂度，計(jì)算時(shí)可取=0.025

——承載段輸送帶最小張力，N

——承載段兩組托輥間距，m

同理，也可得到空載段輸送帶允許的最小張力。在一般情況下，空載段輸送帶的最小張力比較容易滿足垂度要求，故通常只驗(yàn)算承載段的懸垂度。

若按“逐點(diǎn)計(jì)算法”求得的輸送帶承載段最小張力不能滿足要求時(shí)，則必須加大承載段最小張力點(diǎn)的張力，使其滿足懸垂度條件的要求，然后再重新用“逐點(diǎn)計(jì)算法”計(jì)算其他各點(diǎn)張力。

5 結(jié)語(yǔ)

第一，通過(guò)主要阻力、傾斜阻力和下垂度計(jì)算公式的推導(dǎo)，對(duì)輸送機(jī)計(jì)算原理有了更深刻的認(rèn)識(shí)。

第二，通過(guò)比較兩種不同的逆止力計(jì)算公式可知：當(dāng)輸送機(jī)傾斜角度較小時(shí)，采用DTⅡ（A）帶式輸送機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)中給出的逆止力公式更加安全，反之，需采用MT/T467-1996煤礦用帶式輸送機(jī)設(shè)計(jì)計(jì)算中給出的逆止力公式。但在一定區(qū)間內(nèi)，需要分別計(jì)算兩種逆止力，選擇其中的較大值，保證設(shè)計(jì)選型的安全性。

參考文獻(xiàn)

[1] 煤礦用帶式輸送機(jī)設(shè)計(jì)計(jì)算[S].北京：煤炭工業(yè)出版社，1996.

[2] DTⅡ（A）帶式輸送機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)[S].北京：冶金工業(yè)出版社，2013.

[3] 帶式輸送機(jī)工程設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京：中國(guó)計(jì)劃出版社，2008.

作者簡(jiǎn)介：楊培林（1981-），男，山東聊城人，供職于中煤科工集團(tuán)沈陽(yáng)設(shè)計(jì)研究院有限公司，研究方向：煤礦礦井機(jī)械工藝設(shè)計(jì)及物流輸送。

（責(zé)任編輯：秦遜玉）