圓管帶式輸送機(jī)直線段及曲線段運(yùn)行阻力計(jì)算

岳新喜

(華電鄭州機(jī)械設(shè)計(jì)研究院有限公司，鄭州 450015)

0 引言

隨著國家對(duì)環(huán)保要求的日趨嚴(yán)格，散狀物料輸送系統(tǒng)越來越多地采用圓管密閉型帶式輸送機(jī)。圓管帶式輸送機(jī)的張力計(jì)算與普通帶式輸送機(jī)的計(jì)算方法類似，但由于結(jié)構(gòu)上的特點(diǎn)，圓管帶式輸送機(jī)的運(yùn)行阻力較普通帶式輸送機(jī)的運(yùn)行阻力大，目前還沒有精確的計(jì)算方法。本文分析圓管帶式輸送機(jī)直線段、曲線段的受力狀況，推導(dǎo)出滿足工程需要的計(jì)算公式。

1 直線段運(yùn)行阻力分析及計(jì)算

選取一直線段為研究對(duì)象，如圖1所示，沿輸送帶運(yùn)行方向有：

圖1 直線路段阻力分析

γa=γb+ΔF，

(1)

ΔF=(fpLabmcosβ+Labmsinβ) ，

(2)

式中：γa，γb分別為a，b點(diǎn)的張力；ΔF為ab段的阻力；fp為運(yùn)行阻力系數(shù)，fp=Kf0(f0為基本運(yùn)行阻力系數(shù)，取0.025～0.045；K為溫度修正系數(shù)，取1.0～1.5，溫度越低，K值越大)，圓管帶式輸送機(jī)的fp比普通膠帶機(jī)要大，除了要考慮普通膠帶機(jī)的運(yùn)行阻力外，還要考慮膠帶剛性阻力和膠帶成管阻力；Lab為a，b兩點(diǎn)之間的距離，m；m為運(yùn)動(dòng)部件的線載質(zhì)量，對(duì)承載端m=mB+m1+mRC，對(duì)空載端m=mB+m1+mRV；mB為單位長度輸送帶質(zhì)量，kg/m；mRC為承載分支單位長度托輥轉(zhuǎn)動(dòng)部分質(zhì)量，kg/m；mRV為空載分支單位長度托輥轉(zhuǎn)動(dòng)部分質(zhì)量，kg/m；m1為每1 m長度上輸送物料的質(zhì)量。

設(shè)Lab′為a，b兩點(diǎn)的水平投影長度；hab為a，b兩點(diǎn)的高度差，則

Lab′=Labcosβ，

(3)

hab=Labsinβ。

(4)

將式(2)～(4)代入式(1)中有

γa=γb+(fpmLab′+mhab) 。

在用逐點(diǎn)張力法計(jì)算輸送帶張力時(shí)，根據(jù)上式即可計(jì)算管狀帶式輸送機(jī)直線段各點(diǎn)張力。

2 曲線段運(yùn)行阻力分析及計(jì)算

圓管帶式輸送機(jī)曲線段的張力計(jì)算與普通帶式輸送機(jī)不同,由于圓管帶式輸送機(jī)彎曲的半徑通常要比普通帶式輸送機(jī)小得多，且其本身結(jié)構(gòu)較特殊，因此在進(jìn)行圓管帶式輸送機(jī)曲線段的張力計(jì)算時(shí)，必須考慮曲線段的附加阻力。取AB曲線段為研究對(duì)象(如圖2 所示)，則有

γB=γA+F，

式中：γA，γB分別為A，B點(diǎn)的帶張力；F為AB之間的阻力，彎曲線路段的阻力F包括主要阻力Fm和帶張力附加產(chǎn)生的彎曲阻力Fa，即

F=Fm+Fa。

(5)

下面分別計(jì)論計(jì)算Fm和Fa。

2.1 Fm的計(jì)算

如圖2所示，在空間彎曲線路上取微元dl，記α為dl與水平面(xoy面)的夾角，微元dl近似看作直線段，則根據(jù)式(1)有

圖2 曲線段張力計(jì)算

(6)

代入式(6)中有

Fm= (fpmLAB+mhAB) 。

(7)

2.2 Fa的計(jì)算

如圖3所示，取AB曲線段為研究對(duì)象，設(shè)Fs為輸送帶張力在曲線段沿弧段中點(diǎn)C的徑向分力，則

(8)

式中：γi為曲線段任意一點(diǎn)的張力；R為曲線段圓弧半徑。

圖3 曲線段阻力分析

為了簡化計(jì)算，用Simpson(辛普生)積分法求式(8)，則有

(9)

式中：θ為曲線路段的轉(zhuǎn)角；φ為AB曲線路段上某點(diǎn)半徑與曲線AB中點(diǎn)半徑的夾角；L為曲線路段的長度。

將式(9)代入式(8)可得

(10)

由式(10)可得出：曲線路段的彎曲阻力與路段的轉(zhuǎn)彎半徑、轉(zhuǎn)角以及輸送帶的張力有關(guān)。

在采用逐點(diǎn)張力法計(jì)算輸送帶張力時(shí)，可解以下方程組，從而求出Fa，γB。

一般來說，F(xiàn)a比γB小，故用以上方法計(jì)算所得的Fa，γB可以滿足工程計(jì)算的精度要求。

3 結(jié)束語

管帶機(jī)功率、張力計(jì)算有許多手冊(cè)提供了計(jì)算方法，筆者在實(shí)際應(yīng)用時(shí)通常先按照日本普利司通管帶機(jī)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行計(jì)算，運(yùn)用本文所論述方法進(jìn)行驗(yàn)證，取得了比較一致的結(jié)果。

參考文獻(xiàn)：

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[2]孟文俊,王鷹,吳志方.管狀帶式輸送機(jī)的發(fā)展和設(shè)計(jì)要點(diǎn)[J].起重運(yùn)輸機(jī)械,2001(11):29-35.

[3]張鉞.新型圓管帶式輸送機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2007.