可逆配倉帶式輸送機行走驅(qū)動原理探討

羅 軍，楊 敏，李成立

(衡陽運輸機械有限公司，湖南 衡陽 421002)

1 引言

可逆配倉帶式輸送機常用于鋼鐵鋼鐵冶煉廠布料，煤炭集運站集運，可實現(xiàn)雙向運輸，可逆行走，多點卸載。具有負載能力大、運行阻力小、建設(shè)成本小。目前國內(nèi)對可逆配艙帶式書機行走機構(gòu)的種類選取還沒有統(tǒng)一的規(guī)范，工程上的項目大部分是參照起重機的相關(guān)標準[2]及類似案列。本文介紹了可逆配倉帶式輸送機的行走驅(qū)動原理及分析比較不同驅(qū)動機構(gòu)的特點。

2 車輪與軌道摩擦力驅(qū)動可逆配倉輸送機行走原理

在可逆配倉輸送機的機架上安裝有減速電機，減速電機與行走驅(qū)動輪之間能過中間結(jié)構(gòu)(鏈條、鍵、脹套)聯(lián)結(jié)，當(dāng)減速電機轉(zhuǎn)動時，行走驅(qū)動輪跟著一起轉(zhuǎn)動，輪子與軌道之間就產(chǎn)生了摩擦力，從而推動整個配倉輸送機行走 。

在帶式輸送機行業(yè)中，可逆配倉帶式輸送機驅(qū)動行走的普遍設(shè)計原理是依靠行走驅(qū)動輪與鋼軌的摩擦力來傳動。當(dāng)可逆配倉輸送機行走剛啟動時是靠驅(qū)動輪與鋼軌之間的粘著力牽引，粘著力牽引它介于靜摩擦力與動摩擦力之間，當(dāng)可逆配倉輸送機剛開始行走時驅(qū)動輪上的力只能等于而不能大于粘著力，粘著力也必須得大于可逆配艙輸送機的總運行阻力f，否則驅(qū)動輪就會在鋼軌上出現(xiàn)打滑，使可逆配倉輸送機行走牽引力極具下降甚至消失。鋼軌與驅(qū)動輪的粘著系數(shù)μ、粘著重量G是配倉輸送機所有驅(qū)動輪作用于鋼軌的垂直重量之和、粘著牽引力F1，他們之間建立有如下關(guān)系：

F1=G×μ

(1)

可逆配倉輸送機的粘著重量G它也是固定值,G確定后，就由粘著系數(shù)μ決定著粘著牽引力，從而決定與之匹配的驅(qū)動輪電機功率?？梢愿鶕?jù)可逆配倉輸送機行走速度V、傳動效率η,計算出所需的所需功率Pm1:

Pm1=F1×v/η

(2)

粘著系數(shù)的取值，它同許多因素有關(guān)，主要的有：①驅(qū)動輪受力狀態(tài)。驅(qū)動輪受力越是均衡、穩(wěn)定，粘著系數(shù)就越大。②驅(qū)動輪踏面和鋼軌的表面狀態(tài)。表面越是平整、干燥，粘著系數(shù)就越大，如果表面不平、潮濕或有霜、雪、冰、油垢等，則粘著系數(shù)就降低；③運行速度。粘著系數(shù)隨速度提高降低。

根據(jù)工程經(jīng)驗和一些參考資料，可逆配倉帶式輸送機的粘著系數(shù)一般μ取0.15～0.2，表1為部分國家規(guī)定的鐵道粘著系[1]。

表1 部分國家規(guī)定的鐵道粘著系

對于軌道安裝良好、車輪在軌道上不跑偏的可逆皮帶輸送機它的行走的總阻力主要是由輪子的滾動阻力和軸徑處的軸承阻力組成。總運行阻力f計算公式：

f=f1+f2

(3)

f1=μ1×P

(4)

f2=μ2×(d/D)×P

(5)

式(3)～式(5)中f1為可逆配艙的行走輪與鋼軌的滾動摩擦力；f2為可逆配艙的行走輪出軸頸部的摩擦阻力；P為可逆配倉輸送機自身重量與物料重量之和；d為軸承內(nèi)徑；D為行走輪直徑；μ1為車輪在軌道上滾動摩擦系數(shù)，一般取0.006～0.008(表2)。

表2 輪子的滾動阻力系數(shù)μ1

μ2為滾動軸承摩擦系數(shù)，此值跟軸承的安裝與潤滑情況有關(guān)，很難定量的給出一個精確的值，根據(jù)簡明機械手冊中[3]的推薦和經(jīng)驗，μ2取0.005(表2)。

表3 摩擦副的摩擦系數(shù)μ2

要使可逆配倉輸送機在軌道上行走，需建立平衡條件F>f[4]，對于水平機長和運量很大的輸送機，很難做到使整個配倉輸送機瞬間啟動，因為剛啟動需克服的是靜摩擦阻力，靜摩擦阻力比正常運行時的滾動摩擦阻力大很多，會導(dǎo)致粘著牽引力F<整個配倉輸送機的靜摩擦阻力。為了能解決該問題，工程上常用的技術(shù)手段是把可逆配倉輸送機機架分成了n節(jié)機架，每節(jié)機架之間是通過一個鉸相連接，鉸之間是有空隙的，這樣做的好處是在當(dāng)可逆配倉輸送機行走靜止啟動時，通過驅(qū)動輪一節(jié)一節(jié)的帶動機架行走，此時克服的阻力是一節(jié)機架的靜摩擦力和n-1機架的動摩擦力，這樣啟動阻力就小很多,而且很容易就帶動整個可逆配倉輸送機

3 鏈條與鏈輪嚙合力驅(qū)動可逆配倉輸送機行走原理

在可逆配倉輸送機的機架上安裝帶有鏈輪的減速電機，鏈條繞過鏈輪，鏈條兩端與構(gòu)筑物固定，當(dāng)減速電機轉(zhuǎn)動時，通過鏈條與鏈輪的嚙合就可以帶動可逆配倉帶式輸送機整體行走，不依靠摩擦力驅(qū)動，避免了很多不確定的因素，增加了可逆配倉輸送機正常運行的可靠度。這種原理的鏈輪與鏈條的嚙合力F2計算公式：

F2=f

(6)

總運行阻力f計算公式：

f=f1+f2

(7)

f1=μ1×P

(8)

f2=μ2×(d/D)×P

(9)

式(6)～(7)中，f1為可逆配艙的行走輪與鋼軌的滾動摩擦力； f2為可逆配艙的行走輪出軸頸部的摩擦阻力； μ1為車輪在軌道上滾動摩擦系數(shù)，一般取0.006～0.008； 知道了總阻力就可以根據(jù)可逆配倉輸送機行走速度V、傳動效率η，計算出所需的所需功率Pm2，計算公式：

Pm2=F2×v/η

(10)

4 結(jié)語

通過比較可逆配倉帶式輸送機的建設(shè)成本、使用費用、維護費用，選擇出合適的驅(qū)動原理設(shè)計可逆配輸送機的行走。 第一種般對于那種水平機長不是很長(小于50m)、輸送量不是很大的(小于1000t/h)的可逆配艙輸送機宜選取第一種驅(qū)動方法較經(jīng)濟，驅(qū)動原理是依靠驅(qū)動輪與鋼軌之間的摩擦力，因為機長較短，積壓在整個皮帶機上的物料較輕，設(shè)計時把驅(qū)動輪放在靠近頭部的位置，此時驅(qū)動輪處分擔(dān)的重量應(yīng)該大于整機重量的1/10，依靠頭部一處驅(qū)動很容易的就帶動整機行走；第二種對于那種水平機長在50～200m之間的、輸送量不是很大1000～4000t/的可逆配艙輸送機選取何種驅(qū)動方式要綜合考慮，在工程上很多是通過增加驅(qū)動輪數(shù)量，在整機的頭尾及中部都布置驅(qū)動輪，增加驅(qū)動摩擦力，從而驅(qū)動整條皮帶機，這樣做也有個弊端，很難做到每處驅(qū)動都同步。也有些工程上用鏈輪與鏈條的嚙合力來驅(qū)動，在整條皮帶機行程內(nèi)都布上鏈條，依靠鏈輪的旋轉(zhuǎn)，從而實現(xiàn)整條皮帶機的移動，這種方案設(shè)計時有點麻煩，需要在行程內(nèi)鋪設(shè)一個裝鏈條的盒子，占用空間較多，但這種傳的平穩(wěn)可靠，建設(shè)及使用成本也較低，減少了電機數(shù)量，降低了耗電量；第三種對于那種水平機長很長(大于200m)、輸送量很大(大于4000t/h)的可逆配艙輸送機宜選取第二種驅(qū)動方法較經(jīng)濟，依靠鏈輪與鏈條來驅(qū)動，不僅造價低，而且耗電量也少，因為這種長距離，大運量的膠帶機，整機的設(shè)備與物料重量肯定會很高，僅僅依靠某處的重量來驅(qū)動整機是很困難的，此處的驅(qū)動摩擦力跟整機的阻力相比是很小的，當(dāng)然可以增加驅(qū)動輪的數(shù)量，但這不經(jīng)濟，而且耗電量高，所以用鏈條與鏈輪來驅(qū)動是最經(jīng)濟而且最合理的方案。當(dāng)然設(shè)計者還得考慮設(shè)備所處環(huán)境及工藝條件等因素的限制，綜合選取。