談固定式帶式輸送機(jī)的設(shè)計(jì)

卞雪晴

摘 要：作為現(xiàn)代化機(jī)械輸送方式，固定式帶式輸送機(jī)的應(yīng)用對于提高企業(yè)生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)效益具有重要作用。文章首先介紹了固定式帶式輸送機(jī)的結(jié)構(gòu)組成及工作原理，然后具體探討了固定式帶式輸送機(jī)的設(shè)計(jì)思路，以期為相關(guān)技術(shù)與設(shè)計(jì)人員提供參考。

關(guān)鍵詞：固定式帶式輸送機(jī)；結(jié)構(gòu)組成；工作原理

中圖分類號：TD528.1 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-8937（2014）24-0007-02

作為一種連續(xù)性輸送設(shè)備，帶式運(yùn)輸機(jī)在化工、煤礦、電力等多個領(lǐng)域都獲得了廣泛影響。相比較其他運(yùn)輸設(shè)備，帶式輸送機(jī)具有設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單、運(yùn)輸距離長、操作方便、輸送性能高、生產(chǎn)效率高等優(yōu)點(diǎn)。然而在設(shè)計(jì)運(yùn)行中因輸送工作條件與所處環(huán)境的不同，對于帶式輸送機(jī)結(jié)構(gòu)布置方式及構(gòu)件選擇也相應(yīng)存在一定的差異。因此，加強(qiáng)有關(guān)固定式帶式輸送機(jī)的設(shè)計(jì)研究，對于改善帶式輸送機(jī)的設(shè)計(jì)水平和應(yīng)用水平具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 固定式帶式輸送機(jī)結(jié)構(gòu)組成與工作原理

1.1 結(jié)構(gòu)組成

固定式帶式輸送機(jī)是指輸送帶同時(shí)作為承載與牽引機(jī)構(gòu)實(shí)施物質(zhì)運(yùn)送的一類機(jī)械方式。固定式帶式輸送機(jī)主要由張緊裝置、托輥與機(jī)架、輸送帶、清掃裝置、制動裝置、機(jī)尾、機(jī)頭驅(qū)動裝置等組成。機(jī)頭驅(qū)動裝置是固定式帶式輸送機(jī)的關(guān)鍵部件，其具備張緊、驅(qū)動、逆止、制動與卸載等功能，按照機(jī)頭驅(qū)動站移設(shè)方式差異可分成非自行式與自行式兩種；機(jī)尾裝載站是輸送機(jī)的受料部位，其主要包括不帶驅(qū)動裝置的機(jī)尾站、帶驅(qū)動裝置的機(jī)尾站與帶拉緊裝置的機(jī)尾站三種類型，機(jī)尾主要包括機(jī)尾清掃器、機(jī)架、機(jī)尾滾筒與緩沖托輥組等部分。固定式帶式輸送機(jī)的結(jié)構(gòu)圖，如圖1所示。

其中，1為頭部漏斗；2為機(jī)架；3為頭部清掃器；4為傳動滾筒；5為安全保護(hù)裝置；6為輸送帶；7為承載托輥；8為混充托輥；9為導(dǎo)料槽；10為改向滾筒；11為螺旋拉緊裝置；12為尾架；13為孔段清掃器；14為回程托輥；15為中間架；16為電動機(jī)；17為液力耦合器；18為制動器；19為減速器；20為聯(lián)軸器。

1.2 工作原理

輸送帶在外力牽引作用下環(huán)繞通過張緊裝置，并由裝料設(shè)備實(shí)施持續(xù)裝料；輸送帶采用無間斷循環(huán)連接，確保運(yùn)輸?shù)倪B續(xù)性，其上下部均采用托輥進(jìn)行支撐；因運(yùn)輸需滾筒與輸送帶間的摩擦力作為轉(zhuǎn)換層，因此安設(shè)輔助裝置，在運(yùn)行至下料器時(shí)開展下料。

2 固定式帶式輸送機(jī)設(shè)計(jì)

2.1 主要參數(shù)計(jì)算

2.1.1 改向滾筒與傳動滾筒的合張力計(jì)算

依據(jù)輸送機(jī)在不答話條件下的最小張力與滾筒圓周力進(jìn)行傳動滾筒合張力計(jì)算；依據(jù)統(tǒng)計(jì)出的不同特性點(diǎn)的圍包角和張力等對改向滾筒的合張力進(jìn)行計(jì)算，由此選用恰當(dāng)性好的改向滾筒。

2.1.2 固定式輸送機(jī)傳動功率計(jì)算

為符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，在設(shè)備設(shè)計(jì)中傳動功率應(yīng)設(shè)定下限值。

①電動機(jī)功率計(jì)算公式為：

PM=PA/（ηη'η"）

其中，PM表示電動機(jī)功率，kW；PA表示傳統(tǒng)滾筒軸功率，kW；η表示傳動效率，通常情況下聯(lián)軸器效率取值為0.98，若在多級減速狀態(tài)下則采用復(fù)合效率進(jìn)行計(jì)算；η'表示電壓降系數(shù)；η"表示多電機(jī)功率不平衡系數(shù)。依據(jù)計(jì)算出的電動機(jī)功率值，按照電動機(jī)型譜，在進(jìn)行電動機(jī)數(shù)量與型號選擇時(shí)，應(yīng)保證電動機(jī)總功率高于計(jì)算出的電動機(jī)功率值。

②傳動軸功率計(jì)算公式為：PA=FU×v

其中，PA表示傳動軸功率，kW；FU表示圓周驅(qū)動力，kN；其是各項(xiàng)傳動阻力的總和。

2.1.3 傳動滾筒最大扭矩計(jì)算

公式為：Mmax=FU×D/2 000，其中，D表示傳動滾筒的直徑，mm。

2.1.4 輸送機(jī)最大輸送性能計(jì)算

Q=3.6 svk？籽，其中Q表示每小時(shí)的運(yùn)輸總量，kg；v表示每秒鐘輸送帶的運(yùn)行速率；？籽表示輸送料每立方米重量，kg/m3；s表示輸送的最大堆積面積，m2；k表示皮帶機(jī)的傾斜系數(shù)。

2.1.5 拉緊力與輸送張力計(jì)算

拉緊裝置在運(yùn)行中應(yīng)符合以下標(biāo)準(zhǔn)：在停機(jī)與啟動過程中輸送帶在驅(qū)動滾筒分離點(diǎn)應(yīng)具備恒張力，且比值應(yīng)在1.3～1.7之間；在運(yùn)行過程中，同樣需要輸送帶具備恒張力以免打滑。

輸送帶張力計(jì)算時(shí)，為確保輸送機(jī)運(yùn)行正常，應(yīng)符合兩種條件：①張力充分，可確保輸送帶在兩組承載托輥間的垂度低于設(shè)定值；②在各種負(fù)荷條件下，輸送帶與滾筒間應(yīng)避免打滑。

2.2 重要部件選用與關(guān)鍵技術(shù)

2.2.1 軟啟動與驅(qū)動技術(shù)

當(dāng)前帶式輸送機(jī)通常采用電氣式與機(jī)械式兩種啟動方式。電氣軟啟動主要是指采用中高壓或低壓變頻調(diào)速裝置；機(jī)械式軟啟動主要包括液粘軟啟動裝置、調(diào)速型液力耦合器、國產(chǎn)機(jī)械軟啟動裝置MST或CST等類型。對于大功率輸送機(jī)一般選用CST軟啟動裝置或高壓變頻調(diào)速裝置以完成系統(tǒng)軟啟動過程。

對于特殊工況條件下的大型固定式帶式輸送機(jī)，其驅(qū)動通常采用減速器結(jié)合電機(jī)的布置方式，減速系統(tǒng)則選用直交軸或空心軸形式；驅(qū)動裝置底座支撐可采用固定支撐或浮動支撐：

①固定支撐結(jié)構(gòu)中，減速器主要使用實(shí)心軸直交布置，并使用彈性聯(lián)軸器與傳動滾筒連接；驅(qū)動裝置使用高性能螺栓固定在機(jī)頭站底座位置；固定支撐結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是安裝、維護(hù)、調(diào)整相對簡單，缺陷是螺栓連接裝卸繁瑣，且需要的機(jī)頭站底座尺寸較高。

②對于中小型固定式帶式輸送機(jī)驅(qū)動裝置底座一般會選用浮動支撐結(jié)構(gòu)，底座一側(cè)運(yùn)用單點(diǎn)浮動支撐，另一側(cè)減速器輸出空心軸安裝在傳動滾筒的出軸位置；浮動支撐的優(yōu)點(diǎn)是安裝標(biāo)準(zhǔn)較低，附加應(yīng)力對機(jī)殼的影響較小，附加彎矩對減速器的影響較小，傳動精度可有效提升；其缺陷是運(yùn)行中因驅(qū)動裝置自重影響使得軸彎矩較大，容易導(dǎo)致鎖緊盤或短板失靈。

2.2.2 單元機(jī)身

中間架屬于獨(dú)立單元結(jié)構(gòu)，主要采用由橫梁、鋼座、縱梁、立柱、吊掛托輥、斜拉筋組成的固定式鋼座結(jié)構(gòu)；中間架兩側(cè)需安設(shè)三層電纜支架，上下托輥組都采用吊掛式托輥組，上傳掛托輥組間距應(yīng)控制在1.2 m左右，下傳掛托輥組間距應(yīng)控制在3 m左右，使用梳形托輥形式制作下托輥，以方便對膠帶臟面進(jìn)行全面清理；上下托輥均使用鐵皮沖壓軸承座，機(jī)尾與機(jī)頭位置的上托輥組可設(shè)置10 ？觷與20 ？觷的過渡托輥，以降低托輥受力，提高機(jī)尾與機(jī)頭托輥的使用年限；頭尾與受料站處的下托輥可使用平托輥，以保證清掃徹底。

2.2.3 清掃技術(shù)

利用高效耐用清掃技術(shù)，可有效改善輸送機(jī)的清掃效果。對于固定式帶式輸送機(jī)，在滾筒卸載位置可安裝兩道清掃裝置，機(jī)頭輸送帶進(jìn)入傳動滾筒前和機(jī)尾回程段均使用一整套空段清掃設(shè)備。一道與二道清掃裝置均使用具有耐寒、防腐、耐磨、阻燃、低摩擦、高強(qiáng)度的聚氨酯復(fù)合材料刮刀，可有效改善刮料效率及穩(wěn)定性，且不會對輸送帶造成損傷；同時(shí)使用預(yù)壓式調(diào)壓器來完成對刮刀壓力的自動調(diào)整，可保證接觸壓力穩(wěn)定、均勻。空段清掃裝置主要采用一體化成型聚氨酯刮刀片，利用自重力式與輸送帶貼合，同輸送帶具有較高的跟隨性。

2.2.4 張緊裝置布置

固定式帶式輸送機(jī)一般會選用液壓自動張緊裝置，其能依據(jù)輸送機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)及啟動過程中的不同拉緊力，選用恰當(dāng)?shù)哪z帶張力，且具有斷帶過程中自行切斷輸送機(jī)或打滑時(shí)自行加大拉緊力的作用，可確保輸送機(jī)在標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)行狀態(tài)下工作。因空間較小，張緊車架與張緊改向滾筒都采用非標(biāo)設(shè)計(jì)，張緊車軌道要焊接至機(jī)頭支撐架的大梁上部，以確保輸送機(jī)中心線同軌道中心線完全重合。

3 結(jié) 語

固定式帶式輸送機(jī)的設(shè)計(jì)水平將直接關(guān)系著輸送機(jī)的輸送性能及使用壽命，因此，相關(guān)技術(shù)與設(shè)計(jì)人員應(yīng)加強(qiáng)有關(guān)固定式帶式輸送機(jī)設(shè)計(jì)研究，總結(jié)帶式輸送機(jī)設(shè)計(jì)原則及關(guān)鍵部位設(shè)計(jì)要點(diǎn)，以逐步改善固定式帶式輸送機(jī)設(shè)計(jì)的質(zhì)量。

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