圆管带式输送机的关键技术研究

【摘要】圆管带式输送机是在槽型带式输送机基础上发展的一种输送机，通过摩擦传动原理使输送带转动达到对物料连续输送的设备。它具有输送倾角大、可空间转弯、密封无环境污染、节约空间及双向输送等特点。在矿山、电力、冶金、水泥等多种工业中广泛应用。本文对圆管带式输送机国内外发展水平和研究现状进行了分析，并讨论了圆管带式输送机的设计方法、管径的确定、转弯及过渡段设计要点等关键技术。

【关键词】圆管带式输送机；阻力；管径；转弯；过渡

1、我国圆管带式输送机的发展

圆管带式输送机是在槽形带式输送机基础上发展起来的一类特种带式输送机，它是一种通过托辊组施加强制力将平型输送带导向成圆管状，使输送物料被密闭在圆管内，从而在整个输送线路中实现封闭输送的设备。

自1978年第一条圆管带式输送机出现至今，已经有34年的历史。截至目前，全球大约建设了1500多条圆管带式输送机。而我国圆管带式输送机数量只有大约50台。

20世纪80年代，我国第一台圆管带式输送机由太原重型机械学院设计，吉林市机械厂制造，用于吉林市化工厂，但是未能得到进一步发展。从20世纪80年代末开始引进日本的专利制造技术以来，我国的圆管带式输送机建设一直以来大部分采用同国外公司合作生产的方式。秦皇岛港码头圆管带式输送机代表了当今世界圆管带式输送机建设的水平。可见，国内圆管带式输送机的制造已经达到国际先进水平。

2、圆管带式输送机的关键技术

2.1管带机结构

图1所示为管带机结构图，管带机的头部、尾部、受料点、卸料点、拉紧装置等部分在结构上与普通带式输送机基本相同，输送带在尾部受料后，在过渡段逐渐把其卷成圆管状进行物料密闭输送，到头部过渡段再逐渐展开成槽形，直到头部卸料。

2.2圆管带式输送机的管径

圆管带式输送机的管径决定于输送机的速度、输送量和装载系数。管径可根据给定的输送量按下式计算

（2-1）

D——管径，m；

IV——按体积计算的输送量，m3/s；

k——装载系数，k=75%～80%；

v——带速，m/s。

物料粒度对于确定圆管带式输送机管径也很重要。一般圆管直径为最大物料粒度的3倍。在一定物料粒度分布情况下，也可输送比较大粒度的物料。加料量相对于推荐管径太大，将不利于输送带和约束输送带的托辊的使用寿命。假如以物料粒度来决定圆管直径，则要比按输送量所选管径大些。

2.3圆管带式输送机的运行阻力

圆管带式输送机的运行阻力计算方法与普通带式输送机区别不大，同样包括主要阻力（FH）、提升阻力（FST）、附加阻力（FN）、主要特种阻力（FS1）、附加特种阻力（FS2），在这里不做过多讨论。

不同的地方主要体现在：运行阻力系数fP的选取及圆管带式输送机各种附加阻力的计算方法。

2.3.1运行阻力系数fp的选取

圆管带式输送机的运行阻力系数与普通胶带机的模拟摩擦系数f相似，但由于圆管带式输送机在运行时被迫卷成管状，与普通胶带机又有区别。一般圆管带式输送机的运行阻力系数fP可按表1选用：

2.3.2胶带的附加阻力

圆管带式输送机与普通胶带机不同的还体现在各种附加阻力上，如成形阻力、弯曲阻力、刚性阻力等附加阻力。

胶带的弯曲阻力可以按DT75来计算，即F=T*（π/180）*θ*fP，其中 T为弯曲点胶带的受力，θ为转弯处转角；

胶带的刚性阻力F=L'*fP*D/75，其中D为管径，L'为转弯段长度；

胶带局部阻力主要包括加料阻力和清扫器阻力，可按DTⅡ型带式输送机中的有关计算方法计算；

胶带的成形阻力一般可按表2选取。

由于胶带的成形阻力比较小，一般计算中可以忽略。

2.4转弯段及过渡段设计

2.4.1转弯半径的确定

影响圆管带式输送机曲率半径的因素很多，主要有）输送带类型的影响、弯曲类型的影响、管径的影响和）胶带张力的影响等。

如图2所示，弯曲段胶带上任一点的曲率半径为R+Rgsinθ，胶带中心B点处应力最小，边缘A点处应力最大。要保持运行平稳，必顺满足：①B点不处于被压缩状态；②A点拉伸不应超过许用应变。

胶带的中心不处于被压缩状态，中心点应力为最小许用应力[σ]min时的曲率半径为：

胶带边缘处拉伸不超过许用应力σmax≤[σ]时的曲率半径为：

曲率半径R与管径D、胶带张力T及胶带类型（E为弹性模量）相关。按以上两式计算取较大值为弯曲段设计曲率半径。

理论分析表明，圆管带式输送机弯曲段的曲率半径通常由管径、输送带类型及使用的弯曲形式决定，一般推荐使用的最小半径标准如表3所示，但通常会出现因地形及建筑物干涉，需根据具体地形情况按尽可能大的曲率半径布置线路，计算弯曲段张力，确定带型，再根据以上理论校核验证胶带的曲率半径合理性。

如果钢丝绳直径配置合理时，钢丝绳芯输送带的曲率半径可为600d。

较复杂的路线可按经验公式R=KCRBQ其中KC=1.0～1.7。

应该注意的是在转弯的位置托辊的间距变小，为正常状态下间距的1/3～1/2。同时应根据整条输送线路的张力分布情况进行综合考虑。

2.4.2过渡段长度的确定

在管径相同的情况下，高张力区的过渡段长度大于低张力区。对不同种类胶带，如帆布芯胶带、尼龙胶带、钢丝绳芯胶带，由于其许用应变不同，在管径相同的情况下，过渡段长度应不同。钢丝绳芯胶带的许用应变最小，则过渡段长度最大，帆布芯胶带许用应变最大，则过渡段长度最短。

一般对于不太复杂的输送系统也可根据表4推荐值进行选取。

3、结语

通过对以上问题的研究，使圆管带式输送机的设计更加明确了设计要点，并提出了简易设计理论和方法，把握住管径、运行阻力分析、转弯段及过渡段的设计将会使圆管带式输送机的设计变得条理更为清晰，也为圆管带式输送机的进一步发展奠定了理论基础。