圓管帶式輸送機(jī)的關(guān)鍵技術(shù)研究

【摘要】圓管帶式輸送機(jī)是在槽型帶式輸送機(jī)基礎(chǔ)上發(fā)展的一種輸送機(jī)，通過摩擦傳動原理使輸送帶轉(zhuǎn)動達(dá)到對物料連續(xù)輸送的設(shè)備。它具有輸送傾角大、可空間轉(zhuǎn)彎、密封無環(huán)境污染、節(jié)約空間及雙向輸送等特點(diǎn)。在礦山、電力、冶金、水泥等多種工業(yè)中廣泛應(yīng)用。本文對圓管帶式輸送機(jī)國內(nèi)外發(fā)展水平和研究現(xiàn)狀進(jìn)行了分析，并討論了圓管帶式輸送機(jī)的設(shè)計(jì)方法、管徑的確定、轉(zhuǎn)彎及過渡段設(shè)計(jì)要點(diǎn)等關(guān)鍵技術(shù)。

【關(guān)鍵詞】圓管帶式輸送機(jī)；阻力；管徑；轉(zhuǎn)彎；過渡

1、我國圓管帶式輸送機(jī)的發(fā)展

圓管帶式輸送機(jī)是在槽形帶式輸送機(jī)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一類特種帶式輸送機(jī)，它是一種通過托輥組施加強(qiáng)制力將平型輸送帶導(dǎo)向成圓管狀，使輸送物料被密閉在圓管內(nèi)，從而在整個輸送線路中實(shí)現(xiàn)封閉輸送的設(shè)備。

自1978年第一條圓管帶式輸送機(jī)出現(xiàn)至今，已經(jīng)有34年的歷史。截至目前，全球大約建設(shè)了1500多條圓管帶式輸送機(jī)。而我國圓管帶式輸送機(jī)數(shù)量只有大約50臺。

20世紀(jì)80年代，我國第一臺圓管帶式輸送機(jī)由太原重型機(jī)械學(xué)院設(shè)計(jì)，吉林市機(jī)械廠制造，用于吉林市化工廠，但是未能得到進(jìn)一步發(fā)展。從20世紀(jì)80年代末開始引進(jìn)日本的專利制造技術(shù)以來，我國的圓管帶式輸送機(jī)建設(shè)一直以來大部分采用同國外公司合作生產(chǎn)的方式。秦皇島港碼頭圓管帶式輸送機(jī)代表了當(dāng)今世界圓管帶式輸送機(jī)建設(shè)的水平。可見，國內(nèi)圓管帶式輸送機(jī)的制造已經(jīng)達(dá)到國際先進(jìn)水平。

2、圓管帶式輸送機(jī)的關(guān)鍵技術(shù)

2.1管帶機(jī)結(jié)構(gòu)

圖1所示為管帶機(jī)結(jié)構(gòu)圖，管帶機(jī)的頭部、尾部、受料點(diǎn)、卸料點(diǎn)、拉緊裝置等部分在結(jié)構(gòu)上與普通帶式輸送機(jī)基本相同，輸送帶在尾部受料后，在過渡段逐漸把其卷成圓管狀進(jìn)行物料密閉輸送，到頭部過渡段再逐漸展開成槽形，直到頭部卸料。

2.2圓管帶式輸送機(jī)的管徑

圓管帶式輸送機(jī)的管徑?jīng)Q定于輸送機(jī)的速度、輸送量和裝載系數(shù)。管徑可根據(jù)給定的輸送量按下式計(jì)算

（2-1）

D——管徑，m；

IV——按體積計(jì)算的輸送量，m3/s；

k——裝載系數(shù)，k=75%～80%；

v——帶速，m/s。

物料粒度對于確定圓管帶式輸送機(jī)管徑也很重要。一般圓管直徑為最大物料粒度的3倍。在一定物料粒度分布情況下，也可輸送比較大粒度的物料。加料量相對于推薦管徑太大，將不利于輸送帶和約束輸送帶的托輥的使用壽命。假如以物料粒度來決定圓管直徑，則要比按輸送量所選管徑大些。

2.3圓管帶式輸送機(jī)的運(yùn)行阻力

圓管帶式輸送機(jī)的運(yùn)行阻力計(jì)算方法與普通帶式輸送機(jī)區(qū)別不大，同樣包括主要阻力（FH）、提升阻力（FST）、附加阻力（FN）、主要特種阻力（FS1）、附加特種阻力（FS2），在這里不做過多討論。

不同的地方主要體現(xiàn)在：運(yùn)行阻力系數(shù)fP的選取及圓管帶式輸送機(jī)各種附加阻力的計(jì)算方法。

2.3.1運(yùn)行阻力系數(shù)fp的選取

圓管帶式輸送機(jī)的運(yùn)行阻力系數(shù)與普通膠帶機(jī)的模擬摩擦系數(shù)f相似，但由于圓管帶式輸送機(jī)在運(yùn)行時被迫卷成管狀，與普通膠帶機(jī)又有區(qū)別。一般圓管帶式輸送機(jī)的運(yùn)行阻力系數(shù)fP可按表1選用：

2.3.2膠帶的附加阻力

圓管帶式輸送機(jī)與普通膠帶機(jī)不同的還體現(xiàn)在各種附加阻力上，如成形阻力、彎曲阻力、剛性阻力等附加阻力。

膠帶的彎曲阻力可以按DT75來計(jì)算，即F=T*（π/180）*θ*fP，其中 T為彎曲點(diǎn)膠帶的受力，θ為轉(zhuǎn)彎處轉(zhuǎn)角；

膠帶的剛性阻力F=L'*fP*D/75，其中D為管徑，L'為轉(zhuǎn)彎段長度；

膠帶局部阻力主要包括加料阻力和清掃器阻力，可按DTⅡ型帶式輸送機(jī)中的有關(guān)計(jì)算方法計(jì)算；

膠帶的成形阻力一般可按表2選取。

由于膠帶的成形阻力比較小，一般計(jì)算中可以忽略。

2.4轉(zhuǎn)彎段及過渡段設(shè)計(jì)

2.4.1轉(zhuǎn)彎半徑的確定

影響圓管帶式輸送機(jī)曲率半徑的因素很多，主要有）輸送帶類型的影響、彎曲類型的影響、管徑的影響和）膠帶張力的影響等。

如圖2所示，彎曲段膠帶上任一點(diǎn)的曲率半徑為R+Rgsinθ，膠帶中心B點(diǎn)處應(yīng)力最小，邊緣A點(diǎn)處應(yīng)力最大。要保持運(yùn)行平穩(wěn)，必順滿足：①B點(diǎn)不處于被壓縮狀態(tài)；②A點(diǎn)拉伸不應(yīng)超過許用應(yīng)變。

膠帶的中心不處于被壓縮狀態(tài)，中心點(diǎn)應(yīng)力為最小許用應(yīng)力[σ]min時的曲率半徑為：

膠帶邊緣處拉伸不超過許用應(yīng)力σmax≤[σ]時的曲率半徑為：

曲率半徑R與管徑D、膠帶張力T及膠帶類型（E為彈性模量）相關(guān)。按以上兩式計(jì)算取較大值為彎曲段設(shè)計(jì)曲率半徑。

理論分析表明，圓管帶式輸送機(jī)彎曲段的曲率半徑通常由管徑、輸送帶類型及使用的彎曲形式?jīng)Q定，一般推薦使用的最小半徑標(biāo)準(zhǔn)如表3所示，但通常會出現(xiàn)因地形及建筑物干涉，需根據(jù)具體地形情況按盡可能大的曲率半徑布置線路，計(jì)算彎曲段張力，確定帶型，再根據(jù)以上理論校核驗(yàn)證膠帶的曲率半徑合理性。

如果鋼絲繩直徑配置合理時，鋼絲繩芯輸送帶的曲率半徑可為600d。

較復(fù)雜的路線可按經(jīng)驗(yàn)公式R=KCRBQ其中KC=1.0～1.7。

應(yīng)該注意的是在轉(zhuǎn)彎的位置托輥的間距變小，為正常狀態(tài)下間距的1/3～1/2。同時應(yīng)根據(jù)整條輸送線路的張力分布情況進(jìn)行綜合考慮。

2.4.2過渡段長度的確定

在管徑相同的情況下，高張力區(qū)的過渡段長度大于低張力區(qū)。對不同種類膠帶，如帆布芯膠帶、尼龍膠帶、鋼絲繩芯膠帶，由于其許用應(yīng)變不同，在管徑相同的情況下，過渡段長度應(yīng)不同。鋼絲繩芯膠帶的許用應(yīng)變最小，則過渡段長度最大，帆布芯膠帶許用應(yīng)變最大，則過渡段長度最短。

一般對于不太復(fù)雜的輸送系統(tǒng)也可根據(jù)表4推薦值進(jìn)行選取。

3、結(jié)語

通過對以上問題的研究，使圓管帶式輸送機(jī)的設(shè)計(jì)更加明確了設(shè)計(jì)要點(diǎn)，并提出了簡易設(shè)計(jì)理論和方法，把握住管徑、運(yùn)行阻力分析、轉(zhuǎn)彎段及過渡段的設(shè)計(jì)將會使圓管帶式輸送機(jī)的設(shè)計(jì)變得條理更為清晰，也為圓管帶式輸送機(jī)的進(jìn)一步發(fā)展奠定了理論基礎(chǔ)。