雙向運(yùn)輸帶式輸送機(jī)的應(yīng)用

石華橋 王清洪

摘要：結(jié)合雙向運(yùn)輸帶式輸送機(jī)在實際工藝設(shè)計中的應(yīng)用，根據(jù)理論分析和實踐經(jīng)驗，提出并闡述了雙向輸送機(jī)的一些布置特點(diǎn)及注意事項。

關(guān)鍵詞：翻帶裝置；雙向運(yùn)輸；拉緊裝置；下托輥

目前，帶式輸送機(jī)作為物料的一種連續(xù)運(yùn)輸設(shè)備，發(fā)展迅速，特別是在礦山、冶金等行業(yè)，帶式輸送機(jī)運(yùn)輸?shù)倪B續(xù)性，可靠性，及對物料的廣泛適應(yīng)性讓其在相關(guān)行業(yè)應(yīng)用廣泛。帶式輸送機(jī)經(jīng)過多年的發(fā)展，根據(jù)物料特性及實際工藝需要，衍生出大傾角帶式輸送機(jī)，轉(zhuǎn)彎帶式輸送機(jī)，管狀帶式輸送機(jī)等，在實際應(yīng)用中，減少了基建投資，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。本文主要針對特殊工藝情況下的雙向運(yùn)輸帶式輸送機(jī)的特點(diǎn)及應(yīng)用進(jìn)行介紹。

1.雙向運(yùn)輸帶式輸送機(jī)的特點(diǎn)

雙向帶式輸送機(jī)實際上是在普通帶式輸送機(jī)的基礎(chǔ)上，同時利用下帶面輸送物料，以減少輸送帶數(shù)量及轉(zhuǎn)載環(huán)節(jié)，節(jié)省投資。

1.1.翻帶裝置

雙向帶式輸送機(jī)由于其物料輸送的特殊性，與普通帶式輸送機(jī)的不同之處在于，其下帶面設(shè)置了翻帶裝置，以保證帶式輸送機(jī)的正常運(yùn)行，其好處主要體現(xiàn)在以下幾個方面。

1.1.1.對于輸送帶而言，一般應(yīng)具有一定的覆蓋層厚度，使其在使用期內(nèi)芯層不會因覆蓋層磨損而暴露，物料一般在上覆蓋面運(yùn)行，其上覆蓋面與下覆蓋面的比值應(yīng)不大于3：1，但鋼絲繩芯輸送帶則不受此限制，且輸送機(jī)會在適當(dāng)位置的覆蓋層內(nèi)預(yù)埋線圈等監(jiān)測保護(hù)元件，故如果輸送機(jī)上下帶面同時運(yùn)送物料時，必須增加翻帶裝置，保證物料始終與輸送帶的同一面接觸，減小物料對輸送帶的磨損，保證輸送機(jī)的正常運(yùn)行。

1.1.2.當(dāng)輸送機(jī)上下帶面同時運(yùn)送物料時，如果不增加翻帶裝置，當(dāng)下帶面清掃器出現(xiàn)故障或者清掃器效果不明顯時，輸送帶上面粘附的物料碎屑會粘附在托輥及輸送帶上，長期運(yùn)行會使托輥直徑及輸送帶厚度增大，增大運(yùn)行阻力，增加電耗。嚴(yán)重時還會導(dǎo)致輸送機(jī)跑偏，影響整機(jī)的正常運(yùn)行。

1.1.3.對于某些濕性物料，如煤炭，水泥等，其本身自帶的水分會附著在輸送帶上，如果不使用翻帶裝置，會導(dǎo)致輸送帶與滾筒之間的摩擦力減小，嚴(yán)重時會產(chǎn)生打滑。

1.1.4.運(yùn)輸粘性物料時，物料不可避免的要粘附在輸送帶上，而輸送帶工作面與滾筒會直接接觸，如果不使用翻帶裝置，在輸送機(jī)長期運(yùn)行過程中，會使物料粘附在滾筒上，造成滾筒直接增大，使輸送帶跑偏。

1.2.雙向運(yùn)輸

雙向運(yùn)輸帶式輸送機(jī)可實現(xiàn)對物料的雙向運(yùn)輸，其在工藝布置方面的好處主要體現(xiàn)在以下幾個方面。

1.2.1.利用下帶面輸送物料，可以減少輸送機(jī)數(shù)量及轉(zhuǎn)載環(huán)節(jié)，節(jié)省空間，減少占地面積，減少了基建投資，在某些需要來回雙向運(yùn)輸?shù)墓に嚟h(huán)節(jié)優(yōu)勢明顯，能使整體工藝布局更加簡潔實用。

1.2.2.在礦井生產(chǎn)系統(tǒng)工藝設(shè)計時，不可避免涉及到矸石的排放問題，在矸石量大且無利用價值的條件下，矸石一般依靠地形選擇填溝堆砌，但排矸場地一般離工業(yè)場地較遠(yuǎn)且地勢復(fù)雜，這時可以利用主井帶式輸送機(jī)下帶面將地面洗選矸石運(yùn)往井下與掘進(jìn)矸石一起，通過新掘巷道直接運(yùn)往排矸場地，即節(jié)約了地面用地，又實現(xiàn)了排矸系統(tǒng)的機(jī)械化，減少了勞動強(qiáng)度。

2.雙向帶式輸送機(jī)的設(shè)計要點(diǎn)及注意事項

2.1.設(shè)計要點(diǎn)

2.1.1.翻帶裝置

翻帶裝置的長度

翻帶裝置需要扭轉(zhuǎn)180°，在扭轉(zhuǎn)過程中，會引起輸送帶邊緣張力增大，中間部位張力減小，所以扭轉(zhuǎn)段的長度不宜過長但也不宜過短，過長會導(dǎo)致輸送帶張力不夠而引起褶皺、跑偏，且扭轉(zhuǎn)段過長會減少下帶面的利用長度，不利于工藝布置。

在設(shè)置翻轉(zhuǎn)裝置時，必須考慮輸送帶具有一定的橫向剛度，保證輸送帶不會因為扭轉(zhuǎn)致使張力增大而產(chǎn)生撕裂，并且由于輸送帶在扭轉(zhuǎn)過程中邊緣張力增大，扭轉(zhuǎn)段的長度過短會使輸送帶伸長量增大，如果超過輸送帶的許用伸長量，也會造成輸送帶撕裂，翻轉(zhuǎn)段的伸長量可按下式計算：

ΔL=L·σ/E

其中：L：翻轉(zhuǎn)段長度；

σ：工作應(yīng)力，σ=F/A ；

E：帶芯材料的彈性模量；

F：翻轉(zhuǎn)段工作張力；

A：輸送帶橫截面積；

根據(jù)德國22101標(biāo)準(zhǔn)，輸送帶翻轉(zhuǎn)段長度推薦值見表1。

自然翻轉(zhuǎn)式即無輥?zhàn)又С惺剑诜D(zhuǎn)段兩端各設(shè)有一對水平夾輥，這種結(jié)構(gòu)主要適用于帶寬較小或柔性較大的輸送帶。如圖1

導(dǎo)入翻轉(zhuǎn)式即中間垂直夾輥式，除在翻轉(zhuǎn)段兩端設(shè)有水平夾輥外，在翻轉(zhuǎn)裝置中間設(shè)置一對垂直夾輥，垂直托輥相互錯開，以增加翻轉(zhuǎn)段的穩(wěn)定性，這種結(jié)構(gòu)的翻轉(zhuǎn)段長度較短。如圖1

支承式翻轉(zhuǎn)即斜輥與垂直夾輥式，除了在翻轉(zhuǎn)段中間設(shè)有垂直夾輥外，在水平夾輥和垂直夾輥之間還增加了斜輥，以引導(dǎo)翻轉(zhuǎn)。斜輥為互成角度的兩個托輥組成，能有效防止輸送帶跑偏，并改善翻轉(zhuǎn)段輸送帶的受力情況。如圖1

圖1

2.1.2.拉緊裝置

目前常用的拉緊裝置有自動拉緊裝置，固定式拉緊裝置和重錘式拉緊裝置等。

自動拉緊裝置如液壓拉緊，可以與集控裝置連接，實現(xiàn)遠(yuǎn)距離控制，并且可以根據(jù)輸送機(jī)張力的需要任意調(diào)節(jié)起點(diǎn)拉力和正常運(yùn)行拉力，及時補(bǔ)償輸送帶的彈性振蕩，實現(xiàn)帶式輸送機(jī)的動態(tài)張緊。缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，外形尺寸大，需用附加驅(qū)動裝置

固定式拉緊裝置如螺旋拉緊，多適用于短距離帶式輸送機(jī)；固定式絞車?yán)o，結(jié)構(gòu)簡單緊湊，工作可靠，但是由于輸送帶的彈性變形和塑性伸長會引起輸送帶張力降低，可能導(dǎo)致輸送帶在驅(qū)動滾筒上打滑。

重錘式拉緊結(jié)構(gòu)簡單實用，能保證輸送帶在各種工況下具有足夠大的恒定張力，并且重錘拉緊可以使拉緊力的方向始終向下，能有效防止輸送機(jī)跑偏，故拉緊裝置應(yīng)優(yōu)先選用重錘拉緊。

2.1.3.驅(qū)動裝置

雙向運(yùn)輸帶式輸送機(jī)由于需要在下帶面輸送物料，并配備翻帶裝置，為保證輸送機(jī)正常運(yùn)行，應(yīng)盡量配備軟啟動裝置，以減小啟動加速度，延緩啟動時間，避免翻轉(zhuǎn)裝置處輸送帶由于長期啟動張力過大造成疲勞損壞，還可以減小翻轉(zhuǎn)裝置處由于輸送帶瞬間張緊給托輥帶來的側(cè)壓力，啟動加速度應(yīng)根據(jù)《煤炭工業(yè)帶式輸送機(jī)工程設(shè)計規(guī)范》的有關(guān)規(guī)定進(jìn)行計算。

對于具有一定傾角的雙向運(yùn)輸帶式輸送機(jī)，其上下帶面必然有一面的輸送方向是向下的，故應(yīng)配備可靠制動裝置，保證輸送機(jī)在正常工作及緊急情況下的安全停車。

2.1.4.下托輥

為保證輸送機(jī)下帶面輸送物料時不撒料，在輸料段，當(dāng)運(yùn)量及粒度較小時，可以采用V型托輥；當(dāng)運(yùn)量較大或者塊度較大時，下托輥布置應(yīng)和上托輥一樣，采用槽型布置，以防止撒料。

2.1.5.翻轉(zhuǎn)段下垂度

翻轉(zhuǎn)段輸送帶的下垂度必須控制在限度值1%以內(nèi)，可按下式進(jìn)行計算：h= （q_B Lg）/8F

式中：q_B：輸送帶單位長度質(zhì)量；kg/m

L ： 翻轉(zhuǎn)段水平長度；m

F ：輸送帶翻轉(zhuǎn)處的工作張力；N

g ： 重力加速度；m/s?

2.2.注意事項

2.2.1.翻帶裝置在安裝時，必須保證帶面中心線與翻帶前在一條水平線上，防止輸送機(jī)跑偏。

2.2.2.采用重錘拉緊時，拉緊裝置應(yīng)布置在兩個翻帶裝置以外，并盡量靠近驅(qū)動滾筒一端。

輸送機(jī)過長且受條件限制時可采用液壓拉緊，拉緊裝置可以與翻帶裝置上下垂直布置以減小輸送帶長度。

2.2.3.必須采用可靠的清掃器，特別是對于粘濕性物料，除在頭尾設(shè)置清掃器外，在翻帶裝置前也應(yīng)設(shè)置清掃器，并對輸送機(jī)做定期清理，以保證輸送機(jī)不會因為滾筒及托輥由于細(xì)碎物料的粘附而引起跑偏甚至損壞停機(jī)。

2.2.4.當(dāng)上下帶面同時輸送物料時，物料在送往輸送機(jī)時，必須采取措施保證上下帶面的物料均應(yīng)順著輸送方向落在輸送帶中心，且上下物料的運(yùn)行在輸送機(jī)同一垂直面上，以防止輸送機(jī)跑偏。

3.雙向帶式輸送機(jī)的計算

雙向運(yùn)輸帶式輸送機(jī)的計算與普通帶式輸送機(jī)的區(qū)別主要在于增加了下帶面物料的質(zhì)量，下帶面托輥的數(shù)量以及新增翻帶裝置。

3.1.圓周驅(qū)動力

FU=CFH+FN+FS1+FS2+FSt

式中： FH—主要阻力（N）

FN—附加阻力（N）

FS1—主要特種主力（N）

FS2—附加特種主力（N）

FSt—傾斜阻力（N）

其中主要阻力

FH=fL[qRO +（qB+qG上）cosδ]g+ f L下 [qRU+（qB+qG下）cosδ]g

+ f（L- L下 ）[qRU +qBcosδ]g

式中：f—模擬摩擦系數(shù)；

L—帶式運(yùn)輸機(jī)長度；

L下—輸送帶下帶面輸送物料長度；

qRO??—承載分支托輥每米長旋轉(zhuǎn)部分質(zhì)量；

qRU—回程分支托輥每米長旋轉(zhuǎn)部分質(zhì)量；

qB—每米長輸送帶的質(zhì)量；

δ—輸送機(jī)的傾角；

g—重力加速度9.81m/s2

qG上—輸送帶上帶面每米物料質(zhì)量，qG= ；

qG下—輸送帶下帶面每米物料質(zhì)量，qG= ；

3.2.電動機(jī)功率計算

傳動滾筒所需功率：

電功機(jī)所需功率：

式中：N—電機(jī)備用系數(shù)，取1.0～1.2（由采用的軟啟動裝置決定）；

—傳動效率，取 =0.85；

以上為輸送機(jī)上下帶面同時輸送物料時的簡要計算，如果輸送機(jī)采用分時分運(yùn)、單邊運(yùn)行，則根據(jù)具體的工況計算其所需的電機(jī)功率，合理配備驅(qū)動裝置驅(qū)動形式，以達(dá)到高效節(jié)能的目的。

4.小結(jié)

雙向帶式輸送機(jī)主要用于特殊工藝條件下物料的輸送，但是目前在國內(nèi)多采用多條帶式輸送機(jī)搭接轉(zhuǎn)載的方式，如果采用雙向帶式輸送機(jī)，會大大節(jié)省投資，使工藝更加簡潔實用。由于帶式輸送機(jī)對物料的適應(yīng)性強(qiáng)，特別是散裝物料，故能廣泛用于礦山，水泥，碼頭，電廠等行業(yè)，應(yīng)用前景廣泛。

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