槽角對托輥式皮帶輸送機(jī)糾偏及爬坡性能影響

1、.槽角對托輥式皮帶輸送機(jī)糾偏及爬坡性能影響韓亮，馬東斌摘要糾偏和爬坡能力是衡量托輥機(jī)性能的主要指標(biāo)。作者通過調(diào)查、試驗及反復(fù)論證，從理論上分析了槽角增大對托輥式皮帶輸送機(jī)防止跑偏、糾正跑偏及爬坡能力的影響。關(guān)鍵詞皮帶輸送機(jī)；跑偏；爬坡；糾偏中圖分類號TK22324文獻(xiàn)標(biāo)識碼A文章編號1006-3986（1999）03-0021-03The Affection of Trough Angle to Roller Belt Conveyor DeviationRetrieving and the Climbing PerformanceHAN Liang,MA Dong-bin（Wuhan Uni

2、versity of Hydraulic and Electric Engineering,Hubei Whan 430072,China)Abstract:Deviation retrieving and climbing capability is the main index to judge the performance of roller belt conveyor.Through a lot of investigation test and argumentation,the author analyzed theoretically the affection of trou

3、gh angle increase to the anti-deviation,retrieving deviation and climbing capability of roller belt conveyor.Key words:belt conveyor;deviation；climbing；deviation retrieving 目前，氣墊式皮帶輸送機(jī)越來越受到人們的青睞，然而在一些特殊場合，它卻無法取代傳統(tǒng)的托輥式皮帶輸送機(jī)。對于托輥機(jī)，糾偏和爬坡能力是衡量其性能的主要指標(biāo)，也是用戶非?？粗氐膬蓚€方面。經(jīng)過反復(fù)的論證及調(diào)查試驗，筆者認(rèn)為增大槽角可以很大程度地提高托輥式皮帶輸送機(jī)

4、的糾偏及爬坡的能力。1槽角增大對糾偏能力的影響為了減少輸送機(jī)皮帶跑偏，主要應(yīng)從兩個方面著手：(1)減少可以誘發(fā)跑偏的因素；(2)提高整機(jī)對跑偏的抵抗能力及跑偏后自動回正的能力。在傳統(tǒng)的托輥式皮帶輸送機(jī)中，已經(jīng)采取了一些糾偏的措施，如：托輥前傾、增設(shè)調(diào)心托輥、設(shè)置阻擋裝置等等。實際應(yīng)用表明，以上幾項措施并不能理想地防止皮帶的跑偏。而槽角增大后，有助于對輸送帶防偏、糾偏能力的提高。11提高側(cè)邊抵抗能力對側(cè)向風(fēng)載、上料側(cè)向沖擊、機(jī)架不直等因素引起的跑偏，在力學(xué)上可以認(rèn)為膠帶是受到了一個水平側(cè)向力的作用所造成。在該力作用下，輸送帶與機(jī)架間的力學(xué)關(guān)系可以簡化如圖1所示。圖1輸送帶與機(jī)架間力學(xué)關(guān)系示意圖假

5、設(shè)水平側(cè)向力為，它可以分解為垂直皮帶側(cè)邊的力和平行于皮帶側(cè)邊的力，其中N2N.cos是造成輸送帶跑偏的因素。可見槽角的的值越大，N2的值越小(假設(shè)其它外界條件相同，90°)。就是說，槽角增大后，會將更大部分的側(cè)向力消耗在正壓力上，而正壓力是不會造成跑偏的。12增大沿托輥徑向輸送帶與托輥間的摩擦力當(dāng)輸送帶跑偏時，輸送帶和托輥間會產(chǎn)生沿托輥徑向的滑移。膠帶與托輥間沿該方向的摩擦力越大，抵抗跑偏的能力也就越強(qiáng)。為了便于計算比較，我們以采用多托輥過渡成U形截面的皮帶輸送機(jī)與普通截面皮帶輸送機(jī)相比較。沿輸送方向單位長度上托輥與膠帶間在橫截面內(nèi)的總摩擦力大小為：FN.f式中F總摩擦力；N皮帶作用

6、于托輥上的正壓力和；f皮帶與托輥間的滑動摩擦系數(shù)。以U形截面皮帶輸送機(jī)與普通皮帶輸送機(jī)比較，兩種槽型的正分布情況見圖2。圖2兩種槽型截面示意圖由散體力學(xué)計算可知：U形截面的總壓要比相同帶寬的普通截面的總壓力大25%左右(計算略)，從而也增強(qiáng)了對輸送帶滑動跑偏的抵抗能力。13增大跑偏后側(cè)邊拉力差在輸送帶兩端靠近滾筒的展開段，輸送帶由平面狀態(tài)逐漸過渡到空間狀態(tài)，于是輸送帶由于不均勻形變而產(chǎn)生側(cè)邊拉力。當(dāng)輸送帶向一側(cè)跑偏時，該側(cè)的側(cè)邊拉力會明顯增強(qiáng)，而另一側(cè)的側(cè)邊拉力相應(yīng)減弱，這種拉力差會抑制輸送帶的進(jìn)一步跑偏并有幫助回正的作用。槽角越大，這種拉力差的增大幅度也越大，從而防偏的能力也越強(qiáng)。14重心影

7、響增大輸送帶跑偏后，由于物料的偏移，整體的重心會升高。而重心的升高會引起勢能的增大，從而阻礙跑偏的產(chǎn)生。槽角越大，跑偏后重心升高的幅度越大，糾正跑偏的效果也就越明顯。15減小上料偏載的影響上料偏載會使物料重心偏離幾何對稱軸線，從而使輸送帶截面上的張力合成中心線偏離幾何中心線。有研究表明：“輸送帶跑偏是由于輸送帶張力中心線偏離幾何中心線引起的”，可見，物料重心的偏移對跑偏有直接的影響。相對于相同的帶寬，槽角增大會使輸送帶截面的開口減小，這種窄而深的截面形狀會明顯減小物料偏載后重心偏離幾何中心線的程度，從而減小了跑偏的誘因。16增大了跑偏的能量消耗在跑偏的過程中，由于物料與輸送帶之間的摩擦與物料相

8、互之間的摩擦而產(chǎn)生能量消耗。能量消耗的大小取決于兩方面：（1）摩擦力的大小在材料相同的情況下，摩擦力的大小主要取決于物料內(nèi)應(yīng)力的大小。對于相同的帶寬，槽角增大后，會使物料的堆積深度增加，據(jù)f=gh(f為應(yīng)力，為密度，g為重力加速度，h為深度)，深度h的增大會使物料內(nèi)應(yīng)力增大。同時，物料的內(nèi)應(yīng)力還與輸送帶成槽時的擠壓程度有關(guān)。從滾筒到托輥，輸送帶由平面狀態(tài)逐漸成槽，從而對物料產(chǎn)生擠壓。且槽角越大，這種擠壓作用力越大，從而使物料內(nèi)應(yīng)力升高。（2）摩擦距離的長短假如輸送帶為一平面，當(dāng)輸送帶平移時，物料可以和輸送帶一同移動而無相對滑動；當(dāng)由于槽角的影響使輸送帶變?yōu)榭臻g狀態(tài)后，輸送帶沿托混滑動時，由于輸

9、送帶上各點的位移方向不同而造成輸送帶與物料之間及物料內(nèi)部的相對位移，并且槽角越大，跑偏時該相對位移量越大。由(1)、(2)分析可知，槽角增大后，輸送帶的跑偏便需要克服更大的能量消耗，從而使跑偏變得更加困難。17減少撒料撒料帶來危害是加快托輥和滾筒的磨損，使?jié)L筒粘結(jié)物料等。而這些也是跑偏的誘因。槽角增大后，無論是從對跑偏抑制的影響還是從輸送帶截面變化的影響，都會使撒料的情況減少，從而反過來減小了跑偏產(chǎn)生的可能性。由以上分析可知，增大槽角可以減少誘發(fā)跑偏的因素，增強(qiáng)對跑偏的抑制，從而增強(qiáng)了皮帶輸送機(jī)的防偏、糾偏能力。2增大槽角對爬坡能力的影響以普通3托輥皮帶輸送機(jī)為例，分析槽角對皮帶輸送機(jī)爬坡能力

10、的影響。為便于分析，首先作以下假設(shè)：(1)3托輥等長；(2)物料為理想狀態(tài)；(3)物料與輸送帶上開口平齊。沿與輸送帶平行方向取單位長度為1的的一段物料作為力學(xué)研究對象，當(dāng)它處于摩擦滑動極限狀態(tài)時，其力學(xué)平衡方程為：FGsingAsingBsin（sinsincos）9（1）式中F物料與輸送帶間的總摩擦力；G該段物料總重量；最大爬坡角度；A輸送帶槽形截面面積；B帶高寬度；槽角；以下分析物料內(nèi)部應(yīng)力的情況。當(dāng)輸送機(jī)存在爬坡角時，物料將呈現(xiàn)整體傾斜，如圖3a。圖中c點為垂直深度h處一點，下面分析該點的應(yīng)力情況。圖3b為散體莫爾應(yīng)力圓，圖3a中與物料表面平等的11截面上的應(yīng)力狀態(tài)在圖3b中對應(yīng)點1，而

11、2點則對應(yīng)c處水平截面上的應(yīng)力狀態(tài)。圖3物料內(nèi)部應(yīng)力狀態(tài)分布示意圖1點正應(yīng)力：1gh cos式中1c處1-1平面上的正應(yīng)力，Nm2；物料密度，kgm3；g重力加速度，m/s2；h垂直深度，m。在應(yīng)力圓上，由幾何關(guān)系可得c處水平面上正應(yīng)力：y2121tg2gh cos （12tg2）（2）忽略輸送帶對物料的擠壓效應(yīng)，則物料內(nèi)部應(yīng)力只來源于重力作用。故視垂直方向(即垂直于水平面)的應(yīng)力為作用應(yīng)力，與重力方向一致。由應(yīng)力圓可知，水平面和應(yīng)力平面夾角為（90°）245°2，由散體力學(xué)知，側(cè)壓應(yīng)力系數(shù)：ntg2（45°2）nmin1nmintg2（45°2）（3）

12、式中nmin最小側(cè)壓應(yīng)力系數(shù)。同樣由散體理論：nmintg2（45°2），為物料內(nèi)摩擦角(按煤取為40°），代入(3)式得：ntg2（45°2）tg2（45°2）1tg2（45°2）tg2（45°2）tg2（45°）2）021710217tg2（45°2）（4）綜上所述，又據(jù)散體理論，物料內(nèi)部任一點的應(yīng)力為：截面內(nèi)正應(yīng)力：Ngh cos（5）垂直作用應(yīng)力：ygh cos（12tg2）（6）水平側(cè)向應(yīng)力：xyn(7)高帶寬為B，由于槽形側(cè)邊為直線，可取其中點處應(yīng)力為側(cè)邊平均應(yīng)力：Ng Bsin cos6yg Bsin(cos2sintg ）6xyn設(shè)物料與輸送帶間摩擦系數(shù)為f0532（煤與皮帶間)，則側(cè)邊總摩擦力為：F12NcosBf/3x sin Bf/3）g B2fsin coscossin（cos2sintg ）n9底邊正應(yīng)力為：Ng Bsin cos3則底邊摩擦力為：F2NBf/3=g B2f sin cos 9結(jié)合(1)式則有：FF1F2g B2sin（sinsincos ）9整理得：0532cos（1cos）sin（cos2sintg）nsin（1cos）將(4)式代入并計算得知：偏微分（2，2）。可見，隨槽角的增大，輸送機(jī)的爬坡能力增強(qiáng)。3結(jié)語由以上分析可知，增大槽