S形夾帶輸送機研究

王云龍 馬小云 邱桃 吳祖科

摘 ? 要：文章介紹了夾帶輸送機發(fā)展歷程及原理、S形夾帶輸送機設(shè)計關(guān)鍵技術(shù)等，應(yīng)用于天津盤山電廠小煤場至輸煤棧橋燃料倒運工程。

關(guān)鍵詞：大傾角;S形;夾帶機

1 ? ?夾帶輸送機簡介

夾帶輸送機國外又稱壓帶式輸送機，是一種大傾角垂直輸送設(shè)備。夾帶輸送機由國外引進而來，國內(nèi)研究制作單位較少，鑒于夾帶輸送機獨特的優(yōu)勢及市場需求，大唐環(huán)境產(chǎn)業(yè)集團股份有限公司對夾帶輸送機進行研究與探討，重點研究S形夾帶輸送機。目前，普通皮帶機傾角一般推薦7°～30°輸送物料，以達到比較經(jīng)濟的效果。但特定的大傾角輸送物料一直是一項重大的研究課題，盡管有波紋擋邊帶式輸送機應(yīng)用，但是存在撒料揚塵、清掃困難、結(jié)構(gòu)復(fù)雜等諸多問題。面對地理環(huán)境復(fù)雜、空間受限、又需要大傾角密閉輸送時，迫切希望有輸送設(shè)備能滿足需求，此時夾帶輸送機理念應(yīng)運而生[1]。

2 ? ?夾帶輸送機發(fā)展歷程

1971年，英國Simon Carves公司研制了第一臺商業(yè)化的夾帶式輸送機用于港口的裝卸船。1997年7月，美國DOS Santos國際公司成立，推出了蛇形夾帶式膠帶輸送機系統(tǒng)（Snake Sandwich High Angle Conveyor System），這種蛇形夾帶式膠帶輸送機大多應(yīng)用于露天礦山的物料運輸。由此，夾帶輸送機經(jīng)歷了十幾代更新。

3 ? ?夾帶機基本結(jié)構(gòu)及原理

夾帶輸送機是用由兩條面面相對的輸送帶（承載帶、覆蓋帶）夾著物料密封輸送的大傾角輸送機[2]。

該類型夾帶機的基本原理是利用同向、同步運行的膠帶夾持物料向上提升。常見布置方式一般采用Z形和C形（見圖1），夾帶機斷面如圖2所示。

4 ? ?S形夾帶機布置

C形、Z形夾帶機，關(guān)鍵技術(shù)都需要施加背壓裝置，才能讓兩膠帶壓緊正常輸送物料。目前國內(nèi)背壓技術(shù)常用的有直接背壓，如彈性壓輥背壓、平托輥機械式背壓、兜輥機械式背壓、氣壓背壓;間接背壓，如拉鏈?zhǔn)?、邊輥壓緊式、覆蓋帶張緊等。這幾種背壓方式都是采用機械結(jié)構(gòu)，對覆蓋帶進行壓緊，背壓效果不是太理想，因此設(shè)想能否不采用這種機械背壓結(jié)構(gòu)而達到兩膠帶貼合緊密的效果，由此設(shè)計了S形夾帶機，在兩相切圓弧半徑將兩膠帶緊密貼合在一起，依靠膠帶自身摩擦張力同步運行。這種帶式輸送機除了具有結(jié)構(gòu)簡單、運行可靠、維修方便的特點，還有大傾角、結(jié)構(gòu)緊湊、占地少的優(yōu)勢[3]。

5 ? ?S形夾帶機關(guān)鍵技術(shù)

S形夾帶機的研制，可參考通用帶式輸送機的設(shè)計原理和零部件，這里不再贅述。下面重點介紹相關(guān)關(guān)鍵技術(shù)。

5.1 ?合理確定最佳S形半徑

S形夾帶機半徑的選擇是此類夾帶機關(guān)鍵技術(shù)之一。夾帶機S段起始就是凸曲線變坡。由于膠帶成槽型，所以側(cè)邊帶在橫截面上的拉伸應(yīng)力是不均勻的。此外，由于凸弧的存在，托輥承受了由于膠帶張力的作用而產(chǎn)生的附加壓力，因此，在確定夾帶機S段曲率半徑時必須考慮如下3個因素[4]：

（1）膠帶側(cè)邊拉應(yīng)力不超過給定值。

（2）不致因側(cè)邊膠帶張力的作用而導(dǎo)致膠帶中軸線處膠帶隆起的現(xiàn)象。

（3）不致造成托輥軸承壽命的縮短（選擇托輥輥子的型號時考慮）。

5.2 ?S形夾帶機功率計算

夾帶機功率計算和普通皮帶機類似，主要是通過計算阻力求得。分別計算承載帶和覆蓋帶阻力，重合段的阻力計算采用承載段與覆蓋帶各自分開計算，分開段的運行阻力屬于各自部分的驅(qū)動阻力。

（1）物料阻力：整個下S段以及上S段水平夾角50度點以上部分的物料阻力屬于承載帶的驅(qū)動阻力，上S段最低點至水平夾角50度點以下部分的物料阻力屬于覆蓋帶的驅(qū)動阻力。

（2）膠帶阻力：膠帶的運行阻力屬于各自的驅(qū)動阻力。

（3）托輥阻力：整個下S段的托輥阻力屬于覆蓋帶的驅(qū)動阻力;整個上S段的托輥阻力屬于承載帶的驅(qū)動阻力。

（4）曲線段阻力：整個下S段的曲線段阻力屬于覆蓋帶的驅(qū)動阻力;整個上S段的曲線段阻力屬于承載帶的驅(qū)動阻力。

5.3 ?S形夾帶機曲線中間過渡段的設(shè)計

S形夾帶機的上下兩段曲線的是反方向的，將會導(dǎo)致槽型膠帶在曲線中間過渡段產(chǎn)生膠帶由槽形逐漸變平，再由平形漸變?yōu)椴坌蔚默F(xiàn)象，最終導(dǎo)致此段覆蓋帶與承載帶之間出現(xiàn)縫隙，從而導(dǎo)致灑灰或撒料。

針對這種情況在曲線中間過渡段設(shè)計、安裝一種可調(diào)式恒背壓裝置（可調(diào)式導(dǎo)引壓輥組）。此裝置采用可調(diào)壓力彈簧進行恒背壓壓緊并有73 mm左右的滑動量，壓緊力調(diào)節(jié)范圍是145～360 N;采用兩個長軸套進行導(dǎo)向，采用安裝有兩個滾輪的可調(diào)式導(dǎo)引壓輥組支撐架抵消導(dǎo)引壓輥組重力引起的切向分力;而且其邊托輥槽角有4檔，調(diào)節(jié)范圍為8.9°～19.9°，現(xiàn)場可根據(jù)膠帶的壓緊及接觸情況調(diào)節(jié)其槽角。此裝置能很好地解決S曲線過渡段灑灰或撒料的問題。

5.4 ?S形夾帶機曲線段的防跑偏設(shè)計

為防止S形夾帶機曲線段的膠帶跑偏，需在上下S曲線段各設(shè)置兩組反壓防偏托輥組。

反壓防偏托輥組現(xiàn)場安裝在中間架上，兩只反壓輥子采用栓接，并可以使上下可調(diào)位置保持在±15 mm，槽角可調(diào)范圍為23°～26.5°，可以很好地適應(yīng)膠帶的位置，起到良好的防跑偏效果。

5.5 ?S形夾帶機專用膠帶的設(shè)計

為保證S形夾帶機S形曲線段各處承載帶和覆蓋帶始終如一地貼合在一起，保證承載帶和覆蓋帶對煤和細煤灰的密封效果，特對S形夾帶機的膠帶專門進行設(shè)計。除保證普通聚酯帆布膠帶的力學(xué)和物理性能外，在兩條膠帶的承載面上硫化4條5 mm寬、5～10 mm高的密封條，兩邊各兩條。

為保證S形夾帶機兩條專用膠帶的一致性和通用性，安裝時將承載帶和覆蓋帶橫向錯開安裝。兩個邊側(cè)各形成兩條迷宮密封，防止上下膠帶貼合不是特別緊密的地方漏灰漏煤。

6 ? ?天津盤山電廠S形夾帶機的應(yīng)用

天津盤山電廠為優(yōu)化各儲煤場能力，提出各煤場間串聯(lián)要求，為減少汽車廠內(nèi)倒運帶來的環(huán)境污染和高能耗，同時，考慮現(xiàn)場環(huán)境條件（不影響儲煤能力、煤場間間隔消防通通行），需設(shè)能90°垂直提升的夾帶輸送機。初期考慮小煤場與原輸煤系統(tǒng)搭接的一路，該路夾帶輸送機起點位于電廠內(nèi)小煤場一角，終點為廠內(nèi)原輸煤廊道2號轉(zhuǎn)運站，卸料至已建皮帶機C3B皮帶機上，直線距離約30 m，提升高度約13 m。方案布置如圖3所示。

夾帶機參數(shù)如下：

額定輸送量Q=500 t/h;輸送物料煤;帶寬1 200 mm;帶速V=0～3.15 m/s;水平機長L=15 m;提升高度H=13 m;最大傾角β=90°;電機功率N=45+45 kw（承載帶、覆蓋帶各一）。

7 ? ?結(jié)語

夾帶輸送機能適應(yīng)大傾角散狀物料輸送，在諸多形式夾帶機中S形夾帶機更簡單可靠、經(jīng)濟實用。文章對S形夾帶機結(jié)構(gòu)、工作原理、關(guān)鍵技術(shù)進行了分析研究并應(yīng)用于盤山電廠，為同行設(shè)計者及有類似需求使用者提供參考資料。由于國內(nèi)研究夾帶機單位比較少，還需更多同行共同推進，許多方面需要不斷地探索和完善，本文不當(dāng)之處，敬請指正。

[參考文獻]

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

[2]SANTOS J A，羅東浩.有廣闊前途的高傾角壓帶式輸送機[J].起重運輸機械，1988（6）：46-51.

[3]成一之.礦用大傾角壓帶式輸送機的幾個關(guān)鍵技術(shù)[J].起重運輸機械，1990（6）：13-14.

[4]張志威，薛強.壓帶式輸送機設(shè)計計算[J].起重運輸機械，2011（8）：51-54.

Abstract：This paper introduces the development course and principle of the belt conveyor， and the key technology of s-shaped belt conveyor design， which is applied in the fuel reverse transportation project from the small coal yard to the coal trestle-bridge in Panshan Power Plant， Tianjin.

Key words：large angle; S type; entrainer