基于带式输送机的机械设计方法

【摘要】：作为现代散装物料连续输送的主要工具，带式输送机有着运输量大、成本低、无地形限制以及维护简单等众多优点，但在实际的应用过程中，还是出现了一些问题，需要在设计的过程中引起注意，为此结合实践经验对带式运输机的设计提出一些看法。

【关键词】：带式输送机；物料参数；爬升角度；导料槽；传动系统

中图分类号：TD528文献标识码： A 文章编号：

引言

90年代后，随着我国现代物流技术的高速发展和迫切需要，设计人员不断努力钻研，使得我国在带式输送机的设计方面有了长足进步，实现了各式带式输送机技术的国产化，完全能够和国际高新技术相媲美。本文针对带式输送机的工作特点对带式输送机的机械设计方法进行初步探讨。

一.带式输送机的物料参数设计

在设计带式输送机的过程中，最终的设计效果跟许多的物料特征参数息息相关。而在国家及行业出版的各种设计类书刊中对很多物料的参数都没有明确的说明。这就需要设计人员在设计时引起注意，以免出现不必要的麻烦。比如：在抚顺矿业集团页岩炼油厂工程设计中，油母页岩的物料参数就没有明确说明。根据煤炭及矸石的物料参数对比分析，结合实际设计经验得出的油母页岩的物枓参数，在设计过程中选用0～75mm粒度的物枓堆积密度为1.46 t/m3，0～100mm粒度的堆积密度为1.21t/m3，0～300mm粒度页岩废渣的堆积密度为1.17t/m3，动堆积角为20°。在中钢集团山东矿业有限公司苍山铁矿输送机设计中，选用0～75mm粒度的贫铁矿堆积密度为2.4 t/m3，0～250mm粒度的贫铁矿堆积密度为2.3 t/m3，动堆积角为20°。在针对以上的输送机设计中运用上述参数设计出的带式输送机运行状况良好。因此，这一点设计人员一定要引起重视。

二.带式输送机的爬升角度

带式输送机的最大爬升角度和很多因素有关。其中最重要的是物料粒度及物枓含水率。物料的粒度与带式输送机的极限角度成反比关系。物料的粒度越大，带式输送机的极限爬升角度越小，反之物料的粒度越小，带式输送机的极限爬升角度越大。运送油母页岩成品矿(粒度O-75mm)的带式输送机的最大爬升角度为16°，而尾矿(粒度0-1Omm)带式输送机的最大爬升角度可以达到18°。另外，物料的含水率越高，其带式输送机的最大爬升角度就越小。

三.导料槽的设计

1导料槽的长度设计

导料槽是带式输送机的一个重要组件。物料在离开溜槽之后和在达到带速之前，需要用导料槽将物料保持在输送带上。它的实际长度计算公式为

式中—带宽(m)

式中—物料和带间的滑动摩擦系数

—由物料动堆积角来决定，

导料槽的长度还与运输场地地形结构有关，如果地形结构较复杂，导料槽长度应相应加长。根据输送机使用条件的不同，导料槽的布置长度也各不相同。

2导料槽阻力值的确定

导料槽的附加阻力是与其长度有线性关系的，导料槽越长，附加阻力越大，导料槽附加阻力在输送机总运行阻力中的比例越高。因此，对于配有长导料槽的输送机来说，合理确定导料槽附加阻力显得尤为重要。

DTⅡ系列导料槽附加阻力是以输送物料与导料槽两侧板摩擦阻力为理论计算基础，并将其分为两个部分：即加速段附加阻力和运行段附加阻力。表达式为：

加速段附加阻力：

运行段附加阻力：

式中：Ff——加速段导料槽附加阻力，N

FgL——运行段导料槽附加阻力，N

μ2——物料与导料槽的摩擦阻力系数

Iv——物料的体积输送量，m3／s

lb——物料在导料槽内加速段长度，m

v——胶带速度，m／s

v0——物料进入导料槽时初速度，m／s

b1——导料槽下口宽，m

l——导料槽总长度，m

由于以上二式中Iv值使用的是输送物料的全体积输送量，而实际输送物料断面在导料槽下口以下部分与导料槽是没有摩擦的，因此该公式计算值偏大。由于物料加速段长度对于输送机而言并不长，其附加阻力计算结果变化不大，可以按上式进行计算。但是对于运行段附加阻力则应将导料槽下口以下断面的物料体积输送量从总体积输送量中减掉，而后以剩余体积输送量计算导料槽的阻力更为准确。以三段槽形托辊为例，其计算式为：I’=Iv- v·b1·tanλ(b1-L3)/2

式中：I’——导料槽内物料体积输送量，m3/s

L3——中间辊子长度，m

λ——托辊组槽角，（0）

运行段导料槽附加阻力的较准确计算，以I’代替原式中Iv值计算即可。根据本人实际应用，后一种方法计算结果较原计算结果低约20％，上述计算均为输送能力满载条件下的结果。

四.拉紧装置的设计

1布置拉紧装置必须要考虑的因素

(1)拉紧装置要尽量布置在输送带的张力最小处

(2)需要考虑拉紧装置拉紧力的作用区域，必要时可以设计2个拉紧装置。

(3)拉紧装置应尽量靠近传动滚筒处。

(4)在双滚筒驱动时，一般拉紧装置设置在后一个传动滚筒的分离点。

2拉紧装置选择与计算

(1)拉紧装置的选择：应该短距离小运量优先选用固定拉紧装置，中等长度输送机也可以选用固定绞车拉紧装置和重锤式拉紧装置。长距离带式输送机在有足够的空间时也应该优先选用重锤拉紧装置。为减小设备所占空间，可以考虑应用自动拉紧装置。对特别长的输送机可以考虑在输送机上设2个拉紧装置，固定拉紧装置和重锤拉紧装置，或者固定拉紧装置和自动拉紧装置。

(2)拉紧装置的选择计算：主要是拉紧力和拉紧行程的计算，在选用自动拉紧装置时还要计算自动拉紧驱动装置的功率。拉紧装置的设计计算需要针对不同的拉紧装置进行。

(3)固定拉紧装置由于一旦输送机开始启动后，就不能调节输送机的行程，所以要在输送机启动之前充分拉紧，用启动前的输送带拉紧伸长和启动后的拉紧伸长相等的关系确定拉紧力，当然，应该保证拉紧装置的拉紧行程。

(4)重锤拉紧装置应该提供设备需要的最大拉紧力，并保证输送带的最大拉紧行程。

五.设计过程中的结构布置与部件选择

1合理选择第一组槽形托辊的过渡距离，减少运行中撒料

为了满足胶带从槽形到平行过渡期间逐步伸长在合理的范围，在输送机头部都要留有过渡距离。很多情况下设计者并不核算这一距离的大小，而是根据手册中提供的过渡托辊的种类和数量予以全部应用。其后果是由于过渡距离太长，过渡段体积输送能力不足引起撒料。避免出现此类问题应遵循以下原则：①布置过渡段长度要根据胶带性质，满足胶带需要即可。无谓的增加过渡距离对保护胶带效果并不明显。②根据输送带速度选用托辊组槽深。托辊槽深度影响着过渡段长度，带速较快的输送机，物料可利用其运行速度冲过一定长度的过渡段，否则只能减少输送量。③对小摩擦角(堆积角)的物料，应避免采用增大托辊槽角的方式增加运输量，必须采用这一方式时要尽可能缩短过渡段距离。

2合理确定头部滚筒与增面滚筒间距离，满足清扫器的安装条件

有时为了增加驱动滚筒包角，或者为了让增面滚筒能够包在头部溜槽内，以及机架设计等各种原因，将两个滚筒布置的距离特别近。理论上说只要两个滚筒间能够允许胶带穿过，输送机就能运行。但是由于输送的物料大都有粘性，两滚筒距离太近时首先影响清扫器安装；其次，即使勉强安装的清扫器刮下的物料也容易再次粘到增面滚筒上。根据本人在实际工作中的使用情况来看，两滚筒间距以输送带在两滚筒的切点距离为500～1 000mm较好。

结束语

随着我国深化改革的不断深入，市场经济的地位越来越高，各企业的经济意识越加强烈，对工程的要求也就越来越高，这就要求工程设计人员不断提高设计水平，在原有知识的基础上不断地学习探索，才能在激烈的市场竞争中立于不败之地。

参考文献

[1]彭利刚.带式输送机设计中托辊的计算和选择[J].煤矿开采，2012

[2]张尊敬等.带式输送机设计手册.北京冶金工业出版社.2006

[3]DT型固定式带式输送机设计选用手册.冶金工业出版社2004．