長距離平面轉彎帶式輸送機的設計及應用

孟 浩 孟佳音 董志宏

北方重工集團有限公司輸送設備分公司

長距離平面轉彎帶式輸送機的設計及應用

孟 浩 孟佳音 董志宏

北方重工集團有限公司輸送設備分公司

隨著長距離帶式輸送機在各行各業(yè)的廣泛應用，為適應輸送線路的地況a地貌，降低輸送機搭接所需的設備費用及運行能耗，平面轉彎技術得到了充分利用，且已取得了良好的經(jīng)濟效益，得到了廣大用戶和科研設計單位的認可。由于帶式輸送機輸送線路長，地形復雜，沿途會有高山、河流、建筑設施等障礙物，長距離帶式輸送機可能要設多個轉彎點，受地形的限制，其轉彎半徑的取值也受到限制且不相等，甚至會出現(xiàn)高張力區(qū)只能匹配較小轉彎半徑的不利狀況，故須對長距離平面轉彎輸送機每個轉彎點的各種工況進行校核計算，并采取相應的強制轉彎措施，以保證輸送機安全運行。

長距離；平面轉彎；帶式輸送機

輸送帶是柔性部件，驅動載有物料的膠帶需要合適的張力，而一般普通直線帶式輸送機的張力是共線的，單元上的各力是平衡的，S形水平轉彎帶式輸送機彎曲段輸送帶單元兩端的張力方向有一夾角，輸送帶單元的合力不平衡，將產(chǎn)生一個向心力。設計目的是讓膠帶獲得出力所需的足夠張力，使物料平穩(wěn)輸送，最關鍵的是在各種工況下不產(chǎn)生“飄帶”現(xiàn)象。

1 平面轉彎帶式輸送機設計所采取的主要措施

1.1 基本措施

使托輥具有安裝支撐角Φ。圖1表示水平面內(nèi)膠帶轉彎示意圖，轉彎曲率半徑為R，每個托輥間距所對的圓心角為Δα，皮帶速為v，該方向與曲線切線方向一致;在這彎曲段，安裝支撐角是在曲線段讓托輥的內(nèi)側往輸送帶的運行方向一側移動，從而使托輥的軸線與曲線的法向方向形成一個偏轉的角度。該角度按實踐經(jīng)驗取Φ=0.5°。

圖1 托輥安裝支撐角示意圖

增大成槽角Φ0。增大成槽角可使膠帶具有居中自動調(diào)節(jié)的功能，降低膠帶的跑偏程度，而且有利于物料的平衡，有利于物料輸送量的增大，利于輸送機以較小的轉彎半徑運輸。槽角的大小選擇應由帶式輸送機的轉彎半徑和轉彎處的膠帶張力決定，當輸送機的轉彎半徑大且轉彎處的膠帶張力小時，可采用較小的槽角，反之，當輸送機的轉彎半徑小且轉彎處的膠帶張力大時，應采用較大的槽角。

1.2 附加措施

構成內(nèi)曲線抬高角γ。設置該角目的是使轉彎處曲率半徑變小，有利于實現(xiàn)轉彎的平穩(wěn)過渡。在轉彎段鋪設向外側傾斜的帶床，使輸送帶沿著帶床運行，傾斜帶床通過抬高托輥曲線內(nèi)側來實現(xiàn);內(nèi)曲線被抬高后，在輸送帶和物料重力作用下，產(chǎn)生向外導向力，平衡向心力。γ越大轉彎半徑越小，過大會使物料往外側移動而導致物料拋撒。抬高角一般γ≤5°為宜，一般取γ=3°～5°。

1.3 應急措施

常用的應急措施是設置側邊立輥，就是把立輥設置在輸送帶轉彎處的內(nèi)外側，用于對輸送帶跑偏程度進行限制。當輸送機轉彎處的膠帶張力較大，轉彎半徑過小，采用以上方法不足以滿足輸送機轉彎處力的平衡時，可通過設置擋輥和壓輥的措施強制實現(xiàn)輸送機的轉彎運行。

2 轉彎段托輥技術要點

2.1 拉緊裝置的選擇

通常選擇重錘塔+液壓的拉緊形式，但此種拉緊形式對較長的長距離輸送機的適用性較差。我們選擇適應性更好的拉緊形式，即垂直重錘拉緊 + 絞車拉緊的復合拉緊裝置—— “拉緊小車 + 重力箱 +塔架 + 絞車”的方式。該復合拉緊裝置利用了垂直重錘拉緊動態(tài)響應速度快和絞車拉緊行程長的特點，重錘箱為主要執(zhí)行元件，實現(xiàn)帶式輸送機起動和運行時的動態(tài)拉緊，絞車為輔助執(zhí)行元件，在垂直重錘拉緊行程將要用盡時啟動絞車收繩，將重錘箱提升到一定高度以提供足夠的拉緊行程。為了防止拉緊行程過長膠帶下垂，采用移動式托帶小車在拉緊車前方托膠帶。

2.2 轉彎段托輥組的設計、安裝

在進行輸送機出力計算時，除考慮因轉彎產(chǎn)生附加彎曲阻力外，其張力及功率的計算、部件的配置(除轉彎段的托輥和架體外) 及啟制動控制等均與直線長距離帶式輸送機一致。在轉彎段及過渡段，上下托輥采用內(nèi)曲線可抬高結構，布置間距比直線段稍密，一般情況下，轉彎半徑越小，間距越密；托輥具體結構設計隨轉彎半徑和轉彎處的張力值變化而有所不同，可視具體情況進行計算校核；轉彎段的架體為同一圓心弧線結構，也可設計成上下可調(diào)節(jié)結構，即可直接在架體上進行內(nèi)曲線抬高。

水平弧段承載槽形托輥組由三節(jié)托輥組成，槽角30～45°。托輥組靠近水平弧的弧心方向可抬高，最大可抬高10°以上，安裝時根據(jù)實際需要調(diào)整。

水平弧段回程V形托輥組安裝在中間架下方，與水平成15°角。托輥組靠近水平弧的弧心方向可抬高，最大可抬高5°以上，安裝時根據(jù)實際需要調(diào)整。

3 驅動裝置選型

長距離大型帶式輸送機驅動電機容量大，設計上需要滿足帶式輸送機能負載啟動的要求，同時為降低輸送帶強度，減少設備投資，通常采用多驅動方案。在滿足設備整體工藝的前提下，驅動裝置應具有較高的傳動效率，良好的可控性。

(1)異步電動機+調(diào)速型液力耦合器+減速器 調(diào)速型液力耦合器的充油量可調(diào)。電動機空載啟動后，耦合器可穩(wěn)定增加充油量，但占地面積較大，啟動速度曲線自動控制功能較差，響應速度慢，適用于對啟動速度曲線要求不嚴格的帶式輸送機。

(2)變頻電動機+變頻器+減速器此種驅動裝置組合，是近幾年來發(fā)展起來的新的驅動方案?？煽啃愿?，適應性更強，維護更方便。以印度SASAN電廠14.22km長膠帶為例，經(jīng)過多個方案比較分析，最終選擇采用6×1700kW頭部四驅和尾部兩驅的變頻驅動方案。此驅動裝置具有如下功能：1)無級調(diào)速；2)慢速無載調(diào)試功能，可0.5m/s左右頻繁起動；3)使用系數(shù)大于電動機功率的1.5倍并具有過載保護功能；4)具有良好的功率平衡功能(系數(shù)不低于0.97)；5)軟停車功能(0.05～0.1m/s);6)能夠實現(xiàn)空載或滿載無沖擊起動(起動加速度≤0.05m/s2)。

隨著平面轉彎技術的日趨成熟，設計者應根據(jù)輸送線路的具體情況和要求，正確運用平面轉彎帶式輸送機理論知識，合理確定長距離輸送機的轉彎輸送方案，確保設備安全可靠運行。

[1] 宋偉剛.散狀物料帶式輸送機設計[M].沈陽：東北大學出版社，2002：276-280

[2] 孫可文.帶式輸送機械的傳動理論與設計計算[M].北京：煤炭工業(yè)出版社，1991