大角度水平轉(zhuǎn)彎帶式輸送機的設計理論

大角度水平轉(zhuǎn)彎帶式輸送機的設計理論大角度水平轉(zhuǎn)彎帶式輸送機的設計理論上海交通大學機械學院包繼華張建武山東科技大學機電學院于巖摘要:對帶式輸送機大角度水平轉(zhuǎn)彎的幾種方式進行了比較,著重分析了如何利用線摩擦驅(qū)動實現(xiàn)大角度水平自然轉(zhuǎn)彎，提出了詳細的計算方法和具體設計中應注意的幾個問題.并有計算實例.敘詞:帶式輸送機水平轉(zhuǎn)彎設計AbstracI:qlfispaperc0II1p喲designwaysforh舯eh?moaleBOfbelt曲I伸eor.Mainde?cfilOdonistheline.?frictiondriveway,c0veIlgtheccI】l豳fomml?and?everalp日甫ntsneediogm眥匕l(fā)tin印e商cdesign舢訕聃acalculafio?exampleKeywords:Beltcotl;,?00-}I(DE蛔1問題的提出我國煤礦地質(zhì)條件復雜,井下煤炭輸送線路變化多樣，為了適應地質(zhì)條件或受礦山開拓方式的限制,帶式輸送機經(jīng)常需要作變向運行,如上坡，下坡,轉(zhuǎn)彎等.本文主要對煤礦井下水平轉(zhuǎn)彎帶式輸送機的設計進行探討.當井下運輸巷道水平彎度不大(<12?)時，實現(xiàn)水平轉(zhuǎn)彎的方法已經(jīng)解決，具體計算方法見文獻1].但有些礦井由于開拓方式的需要或為了降低開拓成本而沿煤層線路開拓時，會出現(xiàn)大角度水平轉(zhuǎn)彎的巷道，且其曲率半徑較小，給帶式輸送機的設計和布置帶來困難.針對這個問題，本文提出種大角度水平轉(zhuǎn)彎帶式輸送機的設計方法.2實現(xiàn)方法與比較根據(jù)煤炭生產(chǎn)的需要.有關人員曾提出多種解決大角度水平轉(zhuǎn)彎問題的設計方案，其主要方法如下.2.1串聯(lián)搭接在轉(zhuǎn)彎處采用2條輸送機串聯(lián)搭接，布置見圖1.這種方法結(jié)構(gòu)比較簡單，便于設計，理論上可以實現(xiàn)任意角度轉(zhuǎn)彎，但實際上存在如下問題：(1)設備投資大，需2套驅(qū)動設備和驅(qū)動架;(2)在搭接處要求有較大的洞室，并需有專人管理；(3)使輸送物料產(chǎn)生2次破碎.2.2強制改向滾筒在帶式輸送機的轉(zhuǎn)彎處增設1個改向滾筒(見一10一圖2)，形式和卸載式類似，不需要增加驅(qū)動設備.它理論上能實現(xiàn)90-水平轉(zhuǎn)彎，但使用中存在以下問題:(1)改向滾筒的安裝調(diào)試要求嚴格,一旦跑偏會加劇帶邊的磨損;(2)膠帶的彎曲次數(shù)過多，降低了膠帶的使用壽命;(3)要求有較高的安裝高度.也會使物料產(chǎn)生2次破碎.Q二圖1串聯(lián)搭接布置j圉2強制改向滾筒2.3自然水平轉(zhuǎn)彎在機架結(jié)構(gòu)上采取一些措施來實現(xiàn)輸送機的自然轉(zhuǎn)彎，如使轉(zhuǎn)彎處托輥具有安裝角，轉(zhuǎn)彎處機架內(nèi)側(cè)抬高等.該方法維護簡單，不需要大的安裝空間，也不存在物辯的2次破碎問題,如能實現(xiàn)不失為一種好的轉(zhuǎn)彎方式.但由于大角度自然轉(zhuǎn)彎存在曲率半徑過大，相應的機架內(nèi)移距大等問題，給巷道的開拓提出較高的要求.如何解決這些問題是本文的研究重點.《起■運輸機艟)2001(12】3線摩擦驅(qū)動實現(xiàn)大角度水平轉(zhuǎn)彎解決轉(zhuǎn)彎曲率半徑和內(nèi)移距問題，需分析影響這2個問題的因素.3.1轉(zhuǎn)彎曲率半徑由文獻［1:知，轉(zhuǎn)彎曲率半徑受3個條件的約束,即轉(zhuǎn)彎處膠帶的受力平衡，膠帶的最大許用應力，外側(cè)膠帶不脫離托輥.根據(jù)力的平衡確定曲率半徑取微元段膠帶為分離體分析其受力情況(見圖3).作用于該段膠帶上的力有:膠帶初張力S;分離體膠帶的張力增量dS;分離體的運行阻力dIV;該段膠帶的離心力dQ;該段膠帶與物料的重力G,G2，G3,分別作用在各托輥上;各托輥作用于膠帶及物料的反力dPl,dP2,dP3;各托輥作用于膠帶的離心摩擦力dT】，d,d.承載分支膠帶微元體的運行阻力為d=(g0+q)磚mda(1)式中qt托輥每米長旋轉(zhuǎn)部分質(zhì)量,ks/m轉(zhuǎn)彎曲率半徑,m0——每米長物料和膠帶的質(zhì)量,kg/m重力加速度.m/s2承載段阻力系數(shù)d凸一一瞬時轉(zhuǎn)角的微元增量dT"dO一曲圖3膠帶在轉(zhuǎn)彎處的受力忽略離心力dQ,將力投影至切線方向有dS=dW(2)由式(1)和式(2)得《起重運輸機械》2001(12】R-諸力在法線方向的投影和為零(S+ds)sin(da/2)+Ssin(da/2)dTac0s(+)+dPlsin(+)+dc0s(一)一dP2sIn(一)+dCOSy+dP3sin)'式中一一槽角安裝角(3)(4)由于d0較小，故sin(da/2)一dS(da/2),dS(da/2)為高階無窮小，則式(4)可簡化為S=,Uoqo(5)式中一系數(shù)，隨r,尹0,變化1[r/~cos(0+)o嘴+sin(0+)]—廠一_+rpsincosq㈤cos(尹0—)+(尹0—).(.嘴c0.翌+sin)~).cos)'一rpsin)'cosq~式中r一摩擦力利用系數(shù)托輥安裝支撐角將式(3)代人式(5)得一dS=Sqqda(7)(0+t)一“積分后代人式(5)(考慮邊界條件=0,S=S)得!R=—=Le0r8)oqog回承分支q0=qd，代人上式得tR=—=L_eeo0(9)0gdg式中s——彎曲段起始點的張力,N輸送機轉(zhuǎn)彎角(弧度)gr一每米長膠帶的質(zhì)量,kg/m根據(jù)膠帶的許用應力確定曲率半徑在曲線段處，膠帶外側(cè)會產(chǎn)生1個附加應力,該處的應力應小于許用應力S-s?si(10)式中E0:南[e]膠帶的拉斷應變s一一一滿載時承載分支膠帶曲線段終點的一11一張力.N根據(jù)曲線處外側(cè)膠帶不離托輥確定曲率半徑如果曲率半徑過小，曲線段外側(cè)膠帶會在張力的作用下飄起而離開托輥，降低了托輥對膠帶的約束力,導致膠帶跑偏.故曲率半徑應滿足V()+???式中一一外側(cè)托輥與水平線的夾角輸送帶帶寬,mms曲線段最大張力,N外側(cè)托輥上物料與膠帶的重力分配系數(shù),一般無載時取0.3,有載時小于0.33.2降低膠帶的曲率半徑由式(8),⑼,(10),(11)可知，影響帶式輸送機在曲線段曲率半徑的主要因素是曲線段起始點張力S轉(zhuǎn)彎角0,系數(shù)0.大角度轉(zhuǎn)彎帶式輸送機自然轉(zhuǎn)彎半徑比較大，輸送機在布置時的內(nèi)移距比較大，這必然對巷道的開拓提出較高的要求，如在已經(jīng)開拓好的巷道中布置輸送機就十分困難，所以降低輸送機的轉(zhuǎn)彎半徑就成了關鍵問題.本文提出在輸送機轉(zhuǎn)彎段前布置1個線摩擦驅(qū)動輔機，見圖4.通過輔機的作用降低膠帶在曲線段的張力，從而達到降低曲率半徑的要求.圖4采用線摩擦驅(qū)動方式輔機長度的確定a.按額定負荷時計算S,=S4+%f0—(n+咖)1(12)式中s——有輔機段起始點張力,Ns——有輔機段終點張力,Nz——輔機所在區(qū)段長度,m額定負荷時輔機驅(qū)動段總長度,mn一額定負載時，承載膠帶在承載分支的線阻力,N/m一12一n=[(qqaqt)cc.c0s盧+(qqd)s-m口]g(13)式中口.——承載托輥每米長旋轉(zhuǎn)部分質(zhì)量,kg/m口一一每米長輸送物料質(zhì)量,km卜輸送傾角.一額定負荷時，輔機通過承載膠帶的線輸出牽引力,N/m.0=(q+qd)(c0s盧一sp)g(14)式中一一承載膠帶與驅(qū)動膠帶間的摩擦系數(shù)，一般取0.4b.按最困難工況(輔機段無載，其他段有載)計算s7=s4+口一(口+o)L2(15)式中2——最困難工況時的輔機驅(qū)動段長度,mn0——無載時輔機通過承載膠帶的線輸出力(將q=0代人式14求得),N/m則所采用的輔機長度為L=(Ll,L2)(16)(2)輔機位置輔機位置應滿足以下2個條件：承載膠帶在輔機起點的張力s應不大于膠帶的許用張力sS5=S4+口ffS即:fn(17)承載膠帶在輔機終點的張力s不小于承載分支膠帶的最小張力slllillS6:S4+口ff+n(L2一I)一aoL1NS叩ill即ff)｝叢則輔機位置應為fnffZ(19)3.3曲線段幾何尺寸的確定⑴在式⑼,(10),(11)中令=s7:s6+azfl,可以求出曲率半徑RI,R2,.取R:(R1,R2,R3)(20)內(nèi)移距dd:—1】(21)切線長度《起t運輸機械2001(12)以=蟾導(22)3.4實際計算中應注意的問題不能僅僅靠輔機來降低曲率半徑,否則有可能出現(xiàn)曲率半徑小了，但輔機的功率和主機不配套.互換性差；影響曲率半徑的另一個重要因素是系數(shù)"to,它與托輥槽角，安裝角y有關，因此可以通過調(diào)整,y來滿足條件.例如在曲線段可以采用與主機不同的深槽托輥就是1個有效措施.由于回程段無載，可能回程段膠帶的曲率半徑比承載分支大，這種情況可以采用加大回程托輥安裝角y或在回程曲線段加壓輥的辦法來解決.4計算實例我們?yōu)樾裸氲V業(yè)集團某礦設計了1條水平轉(zhuǎn)彎22.5?的帶式輸送機,已成功投入運行4.1輸送機基本條件主機功率2X55kW;輔機功率55kW;輔機長L1=92m;輔機位置=390m;輸送帶:10(30S整芯阻燃帶，帶寬B=8005結(jié)論(1)大角度水平轉(zhuǎn)彎帶式輸送機的轉(zhuǎn)彎曲率半徑比較大,其影響因素包括曲線段起始點張力s,系數(shù)0和轉(zhuǎn)彎角；利用線摩擦驅(qū)動能夠大大降低曲線段起始點張力s,從而有效地降低轉(zhuǎn)彎曲率半徑R,實現(xiàn)大角度水平自然轉(zhuǎn)彎；設計過程中需要不斷調(diào)整相關參數(shù)才能達到滿意結(jié)果；該方式可節(jié)省巷道開拓費用，維護簡單，不存在物料2次破碎現(xiàn)象.輸送能力:Q=350t/h，帶速:=2m/s,總1長:L=1300m.距機頭750m處有一22.5.的水平轉(zhuǎn)彎，距機2頭140111處有一傾角8.，長68m的上坡.4.2設計結(jié)果(1)幾何參數(shù)參考文獻孫可文.帶式輸送機的傳動理論與設計計算.北京:煤炭工業(yè)出版社.1991賀世芳.普通膠帶輸送機作轉(zhuǎn)彎運行.煤炭科學技術.1983,(3)孫可文,史策昭.膠帶輸送機轉(zhuǎn)彎運行的設計計算.煤炭科學技術,1982,(8)???,線段輥角.裝角y=:作者包繼華率半徑IIn=150-13m,g。內(nèi)移距=2?94m，切線長:;通大學人(華山路19號)度L,r=29?86111.郵編:200D3o(2)主參數(shù)收稿日期:2001—03—13美洲國家大力推動港口現(xiàn)代化建設在美洲國家組織港13委員會第二次會議上，港13委員會主席,阿根廷鐵路,水運和海運部副部長胡安-巴薩多納發(fā)表講話,鼓勵美洲各國吸引私營部門參與港13的管理和作業(yè)，改善港口的基礎設施，更新設備,提高服務效率，進一步提高港口現(xiàn)代化的程度，增強地區(qū)港13在世界上的競爭力.巴薩多納指出:通過吸收私營部門參加港13管理和作業(yè)，可以大量吸收投資，為港口的現(xiàn)代化注入新的活力.并提出應制訂出2OO2—2003年美洲港口現(xiàn)代化的"行動計劃”.拉美經(jīng)委會負責交通現(xiàn)代化的官員簡?霍夫