固定式帶式輸送機的設(shè)計

王曉紅

（唐山開灤鐵拓重型機械制造有限責任公司，河北 唐山 063103）

1 概述

帶式輸送機屬于連續(xù)性運輸設(shè)備，在煤炭、礦山、冶金、電力、港口、化工等各個行業(yè)均有廣泛的運用；與其他運輸設(shè)備相比，帶式輸送機具有輸送能力大，運距長，設(shè)備簡單，操作簡便，生產(chǎn)效率高等特點。但由于在實際操作中所處工作環(huán)境和輸送物理條件的不同，帶式輸送機的結(jié)構(gòu)和布置，以及部件選用均有一定的差異，這就要求我們要從實際出發(fā)，做好輸送機的研究設(shè)計工作。

2 固定式帶式輸送機的工作原理

固定式帶式寬固定輸送機，是指輸送帶兼做牽引、承載的機構(gòu)進行物質(zhì)的運送的一種機械方式；它由頭架、尾架、驅(qū)動裝置、輸送帶、托輥、中間架、滾筒、拉緊裝置、制動裝置、清掃裝置和卸料裝置等組成。

輸送機的輸送原理：輸送帶在外力作用下環(huán)繞經(jīng)過張緊裝置，由裝料裝置持續(xù)裝料；輸送帶為無間斷循環(huán)連接，保證連續(xù)運輸，其上下均以托輥為支撐；由于其運輸依靠輸送帶和滾筒之間的摩擦力運行，所以輔助有拉緊裝置，運行至犁形卸料器下料。

3 固定式帶式輸送機的結(jié)構(gòu)組成和布置

3.1 結(jié)構(gòu)組成（如圖1）

3.2 布置方式

電動機通過聯(lián)軸器、液力偶合器、減速器帶動傳動滾筒轉(zhuǎn)動，借助于滾筒與輸送帶之間的摩擦力，使輸送帶運動。帶式輸送機的驅(qū)動方式按驅(qū)動裝置可分為單點驅(qū)動方式和多點驅(qū)動方式兩種。單筒、單電動機驅(qū)動方式最簡單，在考慮驅(qū)動方式時應(yīng)是首選方式。在大運量、長距離的鋼繩芯膠帶輸送機中往往采用多電動機驅(qū)動。

4 固定式帶式輸送機的設(shè)計計算

4.1 設(shè)計的依據(jù)

由于帶式輸送機的設(shè)計涉及工作環(huán)境布局等多重因素，必須要考核原始數(shù)據(jù)情況來確定，包括如下幾個方面：所運輸物料種類、以及物料的物理性質(zhì)；物料運輸?shù)耐獠凯h(huán)境；卸料和卸料裝置形式；集散點的位置和數(shù)目確定核實；輸送機的布置要求、相關(guān)配套的配電設(shè)施、輸送距離、提升高度、傾斜角、是否控制等。

4.2 基本條件

設(shè)計針對的是煤炭等散狀物料的輸送，設(shè)計時，需要已知或求出以下參數(shù)：煤塊度、煤堆積密度、帶寬、帶速、運輸距離、傾角、輸送能力等。

4.3 固定式輸送機的最大運輸能力計算

式中：

Q-每小時運輸總量；v-每秒鐘輸送帶運行速度；

r-煤每立方米的重量；s-煤最大堆積面積k-皮帶機傾斜系數(shù)

在設(shè)計中，輸送帶的最大運輸能力是設(shè)計的主要目的，其它參數(shù)選擇可以參照相關(guān)設(shè)計手冊。適時衡量要求，是設(shè)計的關(guān)鍵。

4.4 固定式輸送機傳動功率計算

為了滿足要求，在設(shè)計時，傳動功率必須要設(shè)置下限值。

（1）傳動軸功率（PA）計算

傳動滾筒軸功率（PA）按式計算：

（2）電動機功率計算電動機功率PM，按式計算：

式中h-傳動效率；一般情況聯(lián)軸器效率為0.98；如果在多級減速的情況下，采用復(fù)合效率計算。'h-電壓降系數(shù)。"h-多電機功率不平衡系數(shù)。根據(jù)計算出的PM值，查電動機型譜，選配電動機型號和數(shù)量時，按照就大不就小原則選定電動機功率，必須使電動機總功率超過計算得出的PM值。

4.5 輸送帶張力計算

輸送帶張力在整機長度上是變化的，為了保證輸送機的正常運行，輸送帶張力需滿足以下兩個條件：一是在任何負載情況下，輸送帶與滾筒間應(yīng)保證不打滑，二是該張力足夠大，保證輸送帶在兩組承載托輥間的垂度小于一定值。

4.6 傳動滾筒、改向滾筒合力計算

4.6.1 改向滾筒合張力計算

根據(jù)計算出的各特性點張力、圍包角等計算各改向滾筒合張力，從而選擇改向滾筒型號。

4.6.2 傳動滾筒合張力計算

根據(jù)輸送機不打滑所需最小張力和滾筒圓周力來計算傳動滾筒合張力。

4.7 傳動滾筒最大扭矩計算

式中D-傳動滾筒的直徑。

4.8 拉緊力計算

4.8.1 張緊裝置在使用中應(yīng)滿足的要求

⑴運行時，輸送帶在驅(qū)動滾筒分離點具有恒張力，以防打滑。

⑵啟動和停機時，輸送帶在驅(qū)動滾筒分離點具有恒張力，比值取1.3～1.7。

4.8.2 拉緊裝置種類及特點

⑴螺旋式拉緊：利用人力旋轉(zhuǎn)螺桿來調(diào)節(jié)輸送帶張力。簡單、緊湊，拉緊力的大小不為動態(tài)值，不能保持恒定。適用運量小，其它拉緊方式無法布置的場合。

⑵小車重錘式拉緊：拉緊滾筒固定在小車上，通過重錘重力牽引，達到張緊的作用。結(jié)構(gòu)簡單、可保持恒定拉緊力，其大小決定于重錘重量。

⑶垂直重錘拉緊：重錘箱內(nèi)裝入15kg重的重錘塊來調(diào)節(jié)拉緊力，適合有安裝空間的輸送機布置。優(yōu)先采用這種設(shè)計。

⑷固定絞車拉緊裝置：用于較大的拉緊行程、長運距、大運量的帶式輸送機。

4.9 輸送帶強度校核計算

輸送帶初選后均要進行強度校核，滿足計算安全系數(shù)不小于所選輸送帶的許用安全系數(shù)即為合格，即m≥［m］。

5 固定式帶式輸送機部件選用注意事項

5.1 輸送帶

輸送帶是輸送機中的曳引和承載構(gòu)件，必須有足夠的強度以及阻燃性能等特性，芯層部分材質(zhì)主要有棉帆布、尼龍帆布、聚酯帆布、織物整體帶芯和鋼絲繩芯等，需根據(jù)計算數(shù)據(jù)、使用條件來確定輸送帶帶芯材料。

5.2 傳動滾筒

傳動滾筒是傳動動力的主要部件。單點驅(qū)動方式，可分成單滾筒傳動及雙滾筒傳動。單滾筒傳動多用于功率不太大的輸送機上，功率較大的輸送機可采用雙滾筒傳動，其特點是結(jié)構(gòu)緊湊，還可增加圍包角以增加傳動滾筒所能傳遞的牽引力。

5.3 托輥

托輥通過輸送帶托運物料，能有效保證輸送帶使用壽命；對托輥基本要求是：結(jié)構(gòu)合理，經(jīng)久耐用，密封防塵防水。托輥選型主要考慮其承載力大小，其間距要滿足承載力和輸送帶下垂度兩個條件。托輥有承載托輥和回程托輥之分，并且每種類型中根據(jù)功用、使用部位不同還有多種小類可供選擇。

5.4 制動裝置和逆止裝置

制動器是顧名思義是起著制動作用的裝置，能夠在皮帶機切斷電源時迅速制動，在傾斜式皮帶機中都要使用制動裝置。而在上運式皮帶機中，從安全角度考慮，要裝設(shè)逆止裝置，防止停機時皮帶機倒轉(zhuǎn)，物料下滑。

5.5 拉緊裝置

5.5.1 作用：保證輸送帶在傳動滾筒的繞出端有足夠的張力，能使?jié)L筒與輸送帶之間產(chǎn)生必須的摩擦力，防止輸送帶打滑；

5.5.2 遵循的原則：一是為降低拉緊裝置成本，使其張緊力最小需布置在輸送帶張力最小處；二是長距水平輸送機和坡度在5%以下，拉緊裝置布置在驅(qū)動滾筒空載側(cè)；三是距離短的輸送機和坡度在6%以上，拉緊裝置布置在輸送機機尾。

6 其他部件的選用說明

6.1 機架

機架主要包括傳動滾筒頭架、改向滾筒尾架、中間架、支腿、改向滾筒吊架等部件，可以按標準選用，多為焊接結(jié)構(gòu)。頭架用于支承滾筒及承受輸送帶的張力，采用三角形、矩形結(jié)構(gòu)，以槽鋼、H型鋼拼接，結(jié)構(gòu)緊湊、剛性好、強度高，適用功率范圍大等特點。

6.2 給料裝置

帶式輸送機裝載和轉(zhuǎn)載物料最重要的運輸作業(yè)裝置。此類選用，應(yīng)該保證物料傳輸?shù)木鶆蛐?、持續(xù)性，盡量不在帶上采用過高的堆積密度；注意減少給料的上下落差；盡量在裝料設(shè)施后面避免設(shè)置緊接輸送帶的攔板；還有很多細節(jié)考慮，可借助實地情況確定。

6.3 卸料裝置和導料槽

卸料裝置可用于輸送機任意點卸料，卸料點設(shè)計為水平段?？筛鶕?jù)需要選擇標準化的卸料裝置，如犁式卸料器、卸料車等。導料槽由前、中、后三段組成，中段數(shù)量可根據(jù)需要任意增加。導料槽的長度應(yīng)按落料速度與輸送帶運行速度之差來選取。

6.4 清掃器

清掃器是輸送機輸送散裝物料時必須裝備部件之一，有頭部清掃器和空段清掃器之分。頭部清掃器用于輸送機頭部卸載滾筒處，用來清掃輸送帶工作面上物料，空段清掃器用于清除輸送帶下分支非工作面上的雜物以保護改向滾筒和輸送帶。

6.5 頭部漏斗

圖1

頭部漏斗可以控制散狀物料的流向，防止物料飛濺和粉塵外溢，提高作業(yè)環(huán)境的衛(wèi)生條件。頭部漏斗有普通型和帶調(diào)節(jié)擋板型兩種形式；帶調(diào)節(jié)擋板型中的擋料板位置不固定，可用操縱桿手動調(diào)節(jié)其角度或更換懸掛位置后予以固定。漏斗下部和后續(xù)設(shè)備或輸送機間的溜槽由設(shè)計者自行設(shè)計。

6.6 電氣及安全保護裝置

電氣及其安全保護裝置是對輸送機運行中出現(xiàn)故障進行監(jiān)測和報警的設(shè)備，還可實現(xiàn)集中控制，提高自動化水平。它的作用主要有：一是保證生產(chǎn)正常運行；二是監(jiān)測設(shè)備故障，防止因設(shè)備運行異常產(chǎn)生不利影響；三是保護生產(chǎn)作業(yè)人員的生命安全。

結(jié)語

目前，帶式輸送機的設(shè)計研究逐步走向長距離、高速度發(fā)展方向；就其帶式輸送機的設(shè)計技術(shù)而言，我們與發(fā)達國家還有一定的差距，無論從設(shè)計的結(jié)構(gòu)、情況的輔助因素考慮、以及驗證儀器的開發(fā)等方面都需要以積極心態(tài)來努力。由于本文篇幅有限，僅僅從大體框架下，簡單論述了固定式帶式輸送機設(shè)計的原理和相關(guān)計算與部件選用等情況，希望給輸送機設(shè)計、使用人員帶來一些有益的啟示。

[1]成大先主編.機械設(shè)計手冊[M].化學工業(yè)出版社，1993.

[2]孫可文著.帶式輸送機的傳動理論與設(shè)計計算[M].煤炭工業(yè)出版社，1991.

[3]于學謙主編.礦山運輸機械[M].中國礦業(yè)大學出版社，1989.

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