轉(zhuǎn)彎帶式輸送機(jī)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用論文Word版

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1、 轉(zhuǎn)彎帶式輸送機(jī)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用 張華 泰安力博機(jī)電科技有限公司 摘要:本文針對(duì)平面轉(zhuǎn)彎帶式輸送機(jī)設(shè)計(jì)過(guò)程中的問(wèn)題,詳細(xì)介紹了轉(zhuǎn)彎段轉(zhuǎn)彎措施、轉(zhuǎn)彎半徑計(jì)算方法及參數(shù)選擇與運(yùn)行調(diào)節(jié),通過(guò)合理確定技術(shù)參數(shù),滿(mǎn)足了帶式輸送機(jī)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(jī) 轉(zhuǎn)彎措施 參數(shù)選擇 推薦精選 0. 引言 帶式輸送機(jī)的轉(zhuǎn)彎變向運(yùn)行有三種方式:搭接轉(zhuǎn)載、強(qiáng)制性彎曲運(yùn)行、非強(qiáng)制性彎曲運(yùn)行。輸送機(jī)串聯(lián)搭接是最早實(shí)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(yùn)行速度相等,當(dāng)二者速度不等時(shí),會(huì)造成對(duì)膠帶和設(shè)備的沖擊,同時(shí)設(shè)備臺(tái)數(shù)多,投資和維護(hù)費(fèi)用

2、高;強(qiáng)制性彎曲運(yùn)行時(shí)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(jī)、增加立輥等),這樣就使輸送機(jī)的造價(jià)增大,不易維護(hù),運(yùn)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(jī)是通過(guò)抬高轉(zhuǎn)彎段內(nèi)曲線(xiàn)、增加托輥組槽角等措施實(shí)現(xiàn)自然變向的帶式輸送機(jī),由于其在結(jié)構(gòu)上除轉(zhuǎn)彎部分外與普通帶式輸送機(jī)零部件通用,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,成本低廉,節(jié)省設(shè)備,成為平面彎曲運(yùn)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(jī)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(xiàn)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(gè)夾角,輸送帶單元的合力

3、不平衡,將產(chǎn)生一個(gè)向心力。平面轉(zhuǎn)彎帶式輸送機(jī)托輥組結(jié)構(gòu)與布置的特點(diǎn)就是產(chǎn)生一個(gè)向外的離心力,以平衡輸送帶張力的向心合力。針對(duì)這一原理常用的轉(zhuǎn)彎措施包括: 圖一:直線(xiàn)段和曲線(xiàn)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(yùn)行方向移動(dòng)而形成。j愈小對(duì)輸送帶運(yùn)行是有利的,,但j=0時(shí)托輥將不產(chǎn)生對(duì)膠帶向外的推力,此時(shí)膠帶將逐漸向內(nèi)跑偏,一般按經(jīng)驗(yàn)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(xiàn)與中間平托輥軸線(xiàn)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(dòng)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(jī)架、托輥?zhàn)蜻B接裝置要有所改動(dòng)。同理,為了改善回空側(cè)輸送帶的居中自動(dòng)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(xiàn)抬高角g,膠帶在轉(zhuǎn)彎曲線(xiàn)的內(nèi)側(cè)所形成的曲線(xiàn)叫內(nèi)曲線(xiàn)。內(nèi)曲線(xiàn)的抬高可減小轉(zhuǎn)彎半徑,g愈大對(duì)轉(zhuǎn)彎越有利,但過(guò)大會(huì)使物料向外滾動(dòng),因此g角不宜過(guò)大。 圖三 內(nèi)抬高角與成槽角的構(gòu)成 (4)對(duì)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(mǎn)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(duì)象。膠帶上受力為:初張力S,張力增量dS,運(yùn)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?zhàn)饔糜谀z帶的離心力與之平衡。計(jì)算時(shí),為充分利用摩擦力來(lái)減小轉(zhuǎn)彎半徑,可按來(lái)考慮。 以單個(gè)托輥?zhàn)鳛檠芯繉?duì)象: (4) (5) 推薦精選 (6) 承載分支膠帶微元體的運(yùn)行阻力為: (7) 忽略離心力的影響,在切線(xiàn)方向力的平衡公式為:dS=dW (8) 由(7)和(8)

7、可得: (9) 法線(xiàn)方向力的平衡方程為(10): 當(dāng)很小時(shí):,為高階無(wú)窮小,聯(lián)立以上各式可得: (11) 其中: 稱(chēng)為導(dǎo)來(lái)摩擦系數(shù),它是隨、、而變化的變量,當(dāng)無(wú)曲線(xiàn)內(nèi)抬高角和托輥成槽角時(shí),,相當(dāng)于摩擦系數(shù)。當(dāng)內(nèi)曲線(xiàn)抬高角或加大成槽角時(shí)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(yùn)行方向,直線(xiàn)段與曲線(xiàn)段相遇點(diǎn)輸送帶的張力,N; -回空分支轉(zhuǎn)彎

8、處托輥旋轉(zhuǎn)部分線(xiàn)質(zhì)量,kg/m; -回空分支托輥與輸送帶沿托輥運(yùn)行阻力系數(shù); -滿(mǎn)足力學(xué)條件的最小轉(zhuǎn)彎半徑,m; -輸送帶的線(xiàn)質(zhì)量,kg/m; -轉(zhuǎn)彎角度,rad。 注意問(wèn)題:利用力的平衡條件選擇有關(guān)參數(shù)時(shí)應(yīng)注意: 為充分利用摩擦力,取摩擦力利用系數(shù); 無(wú)載時(shí)膠帶的離心力小,摩擦也小,所需曲率半徑大,故計(jì)算時(shí)取曲線(xiàn)段上取物料線(xiàn)質(zhì)量; 對(duì)于復(fù)雜工況的輸送機(jī),應(yīng)充分考慮各種運(yùn)行工況,相遇點(diǎn)張力取最大值帶入公式計(jì)算。 對(duì)于采用深槽托輥組的轉(zhuǎn)彎皮帶機(jī),應(yīng)考慮深槽托輥對(duì)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(xiàn)視為中性軸,則輸送帶外緣相對(duì)拉伸,而內(nèi)緣相對(duì)壓縮。顯然相對(duì)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(guò)許用應(yīng) 力,滿(mǎn)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(diǎn)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(kāi)側(cè)托輥驗(yàn)算 R3 轉(zhuǎn)彎半徑過(guò)小時(shí),有可能發(fā)生在外側(cè)托輥上的輸送帶飄起而離開(kāi)托輥的現(xiàn)象,從而使輸送機(jī)不能穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。滿(mǎn)足輸送帶外側(cè)不離開(kāi)托輥的最小轉(zhuǎn)彎半徑為 (16) 其中:R3——滿(mǎn)足輸送帶不離開(kāi)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(diǎn)輸送帶的許用張力,N; l——外側(cè)輸送帶與水平線(xiàn)的夾角。l=j0-g。 輸送機(jī)的轉(zhuǎn)彎半徑為:R=max{R1,R2,R3}。 3. 膠帶運(yùn)行中的對(duì)中調(diào)節(jié)和

11、有關(guān)參數(shù)的選擇: 3.1 的自動(dòng)調(diào)節(jié)原理: 根據(jù)導(dǎo)來(lái)摩擦公式可知安裝支撐角對(duì)導(dǎo)來(lái)摩擦系數(shù)的影響較小,僅討論其他參數(shù)對(duì)其影響。在確定轉(zhuǎn)彎半徑的計(jì)算過(guò)程中,通常取物料在托輥上的重力分配系數(shù)為,實(shí)際跑偏時(shí),分配系數(shù)會(huì)有所變化,倘若允許10%的跑偏,向內(nèi)跑偏時(shí),,此時(shí)值最大,向外跑偏時(shí),,此時(shí)值最?。? (17) 調(diào)節(jié)系數(shù)為: (18) 在實(shí)際使用過(guò)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(chǎng)調(diào)偏,經(jīng)過(guò)計(jì)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(shí),由于跑偏而使分配系數(shù)有所變化,當(dāng)向外跑偏時(shí), 減小而增大,從而減小,減小了對(duì)膠帶和物料的向外推力,當(dāng)向內(nèi)跑偏時(shí),增大而減小,從而增大,增大了向外推力,這種自動(dòng)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(jì)算是按照最困難工況為條件的,因此在有載和無(wú)載時(shí)膠帶的跑偏方向是不同的。無(wú)載時(shí)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(shí)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)?,F(xiàn)場(chǎng)安裝時(shí),可根據(jù)膠帶的實(shí)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(wú)載時(shí)穩(wěn)定運(yùn)行,但在有載時(shí)將出現(xiàn)過(guò)度向外跑偏,此致側(cè)輥經(jīng)常發(fā)生作用。若曲率半徑過(guò)小,則無(wú)論如何調(diào)節(jié),膠帶也不會(huì)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(xiàn)抬高角的選擇: 內(nèi)曲線(xiàn)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(dòng)摩擦角差值之半(動(dòng)摩擦角一般為靜摩擦角的0.5—0.7倍),這樣物料在由直線(xiàn)段轉(zhuǎn)到過(guò)渡段曲線(xiàn)后的短時(shí)間內(nèi)不會(huì)向外流動(dòng)。實(shí)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(shí)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(mǎn)足半徑要求,最大槽角可達(dá)60°。 在實(shí)際的設(shè)計(jì)計(jì)算中,應(yīng)綜合考慮各項(xiàng)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(mǎn)地形地貌等要求而使轉(zhuǎn)彎成為不可能,這時(shí)應(yīng)設(shè)法降低相遇點(diǎn)的張力值,可采取的措施包括: (1) 加尾部驅(qū)動(dòng); (2) 在轉(zhuǎn)彎相遇點(diǎn)之前加輔機(jī)驅(qū)動(dòng)。 4. 應(yīng)用實(shí)例:龍灘煤礦長(zhǎng)距離帶式輸送機(jī) 推薦精選 4.1基本參數(shù): 基本技術(shù)參數(shù) 運(yùn)量 400t/h 運(yùn)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(hào) ST1600 轉(zhuǎn)彎角度 6°18′58″ 4.2設(shè)計(jì)結(jié)論: 電機(jī)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(shí)際取值):1000m。 經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)滿(mǎn)載和空載情況下的反復(fù)調(diào)試,通過(guò)調(diào)整安裝支撐角,達(dá)到了空載時(shí)皮帶稍向內(nèi)跑偏,帶載時(shí)稍向外跑偏,但均在允許范圍之內(nèi),沒(méi)有出現(xiàn)撒料、飄帶等現(xiàn)象,運(yùn)行情況良好。 參 考 文 獻(xiàn) [1] 孫可文著. 帶式輸送機(jī)的傳動(dòng)理論與設(shè)計(jì)計(jì)算. 北京: 煤炭工業(yè)出版社,1991 [2] 于巖等. 運(yùn)輸機(jī)械設(shè)計(jì). 北京:中國(guó)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(jī)設(shè)計(jì). 東北大學(xué)出版社. 2000 [4] DT II型固定式帶式輸送機(jī)設(shè)計(jì)選用手冊(cè). 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(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì). 煤礦機(jī)械. 2005 [6] 于英華 徐平.膠帶輸送機(jī)的轉(zhuǎn)載設(shè)計(jì)理論. 阜新礦業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào).1997 [7] 李光布編著. 帶式輸送機(jī)動(dòng)力學(xué)及設(shè)計(jì). 北京.機(jī)械工業(yè)出版社. 1998 (注:可編輯下載,若有不當(dāng)之處,請(qǐng)指正,謝謝!) 推薦精選

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