大角度水平轉(zhuǎn)彎帶式輸送機(jī)的設(shè)計(jì)理論

大角度水平轉(zhuǎn)彎帶式輸送機(jī)的設(shè)計(jì)理論大角度水平轉(zhuǎn)彎帶式輸送機(jī)的設(shè)計(jì)理論上海交通大學(xué)機(jī)械學(xué)院包繼華張建武山東科技大學(xué)機(jī)電學(xué)院于巖摘要:對(duì)帶式輸送機(jī)大角度水平轉(zhuǎn)彎的幾種方式進(jìn)行了比較,著重分析了如何利用線摩擦驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)大角度水平自然轉(zhuǎn)彎，提出了詳細(xì)的計(jì)算方法和具體設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的幾個(gè)問(wèn)題.并有計(jì)算實(shí)例.敘詞:帶式輸送機(jī)水平轉(zhuǎn)彎設(shè)計(jì)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(wèn)題的提出我國(guó)煤礦地質(zhì)條件復(fù)雜,井下煤炭輸送線路變化多樣，為了適應(yīng)地質(zhì)條件或受礦山開拓方式的限制,帶式輸送機(jī)經(jīng)常需要作變向運(yùn)行,如上坡，下坡,轉(zhuǎn)彎等.本文主要對(duì)煤礦井下水平轉(zhuǎn)彎帶式輸送機(jī)的設(shè)計(jì)進(jìn)行探討.當(dāng)井下運(yùn)輸巷道水平彎度不大(<12?)時(shí)，實(shí)現(xiàn)水平轉(zhuǎn)彎的方法已經(jīng)解決，具體計(jì)算方法見文獻(xiàn)1].但有些礦井由于開拓方式的需要或?yàn)榱私档烷_拓成本而沿煤層線路開拓時(shí)，會(huì)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(jī)的設(shè)計(jì)和布置帶來(lái)困難.針對(duì)這個(gè)問(wèn)題，本文提出種大角度水平轉(zhuǎn)彎帶式輸送機(jī)的設(shè)計(jì)方法.2實(shí)現(xiàn)方法與比較根據(jù)煤炭生產(chǎn)的需要.有關(guān)人員曾提出多種解決大角度水平轉(zhuǎn)彎問(wèn)題的設(shè)計(jì)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(jī)串聯(lián)搭接，布置見圖1.這種方法結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，便于設(shè)計(jì)，理論上可以實(shí)現(xiàn)任意角度轉(zhuǎn)彎，但實(shí)際上存在如下問(wèn)題：(1)設(shè)備投資大，需2套驅(qū)動(dòng)設(shè)備和驅(qū)動(dòng)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(qiáng)制改向滾筒在帶式輸送機(jī)的轉(zhuǎn)彎處增設(shè)1個(gè)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(dòng)設(shè)備.它理論上能實(shí)現(xiàn)90-水平轉(zhuǎn)彎，但使用中存在以下問(wèn)題:(1)改向滾筒的安裝調(diào)試要求嚴(yán)格,一旦跑偏會(huì)加劇帶邊的磨損;(2)膠帶的彎曲次數(shù)過(guò)多，降低了膠帶的使用壽命;(3)要求有較高的安裝高度.也會(huì)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(qiáng)制改向滾筒2.3自然水平轉(zhuǎn)彎在機(jī)架結(jié)構(gòu)上采取一些措施來(lái)實(shí)現(xiàn)輸送機(jī)的自然轉(zhuǎn)彎，如使轉(zhuǎn)彎處托輥具有安裝角，轉(zhuǎn)彎處機(jī)架內(nèi)側(cè)抬高等.該方法維護(hù)簡(jiǎn)單，不需要大的安裝空間，也不存在物辯的2次破碎問(wèn)題,如能實(shí)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(guò)大，相應(yīng)的機(jī)架內(nèi)移距大等問(wèn)題，給巷道的開拓提出較高的要求.如何解決這些問(wèn)題是本文的研究重點(diǎn).《起■運(yùn)輸機(jī)艟)2001(12】3線摩擦驅(qū)動(dòng)實(shí)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(wèn)題，需分析影響這2個(gè)問(wèn)題的因素.3.1轉(zhuǎn)彎曲率半徑由文獻(xiàn)［1:知，轉(zhuǎn)彎曲率半徑受3個(gè)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(yīng)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(yùn)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?zhàn)饔糜谀z帶及物料的反力dPl,dP2,dP3;各托輥?zhàn)饔糜谀z帶的離心摩擦力dT】，d,d.承載分支膠帶微元體的運(yùn)行阻力為d=(g0+q)磚mda(1)式中qt托輥每米長(zhǎng)旋轉(zhuǎn)部分質(zhì)量,ks/m轉(zhuǎn)彎曲率半徑,m0——每米長(zhǎng)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(shí)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(yùn)輸機(jī)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(wú)窮小，則式(4)可簡(jiǎn)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(diǎn)的張力,N輸送機(jī)轉(zhuǎn)彎角(弧度)gr一每米長(zhǎng)膠帶的質(zhì)量,kg/m根據(jù)膠帶的許用應(yīng)力確定曲率半徑在曲線段處，膠帶外側(cè)會(huì)產(chǎn)生1個(gè)附加應(yīng)力,該處的應(yīng)力應(yīng)小于許用應(yīng)力S-s?si(10)式中E0:南[e]膠帶的拉斷應(yīng)變s一一一滿載時(shí)承載分支膠帶曲線段終點(diǎn)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(guò)小，曲線段外側(cè)膠帶會(huì)在張力的作用下飄起而離開托輥，降低了托輥對(duì)膠帶的約束力,導(dǎo)致膠帶跑偏.故曲率半徑應(yīng)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(wú)載時(shí)取0.3,有載時(shí)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(jī)在曲線段曲率半徑的主要因素是曲線段起始點(diǎn)張力S轉(zhuǎn)彎角0,系數(shù)0.大角度轉(zhuǎn)彎帶式輸送機(jī)自然轉(zhuǎn)彎半徑比較大，輸送機(jī)在布置時(shí)的內(nèi)移距比較大，這必然對(duì)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(jī)就十分困難，所以降低輸送機(jī)的轉(zhuǎn)彎半徑就成了關(guān)鍵問(wèn)題.本文提出在輸送機(jī)轉(zhuǎn)彎段前布置1個(gè)線摩擦驅(qū)動(dòng)輔機(jī)，見圖4.通過(guò)輔機(jī)的作用降低膠帶在曲線段的張力，從而達(dá)到降低曲率半徑的要求.圖4采用線摩擦驅(qū)動(dòng)方式輔機(jī)長(zhǎng)度的確定a.按額定負(fù)荷時(shí)計(jì)算S,=S4+%f0—(n+咖)1(12)式中s——有輔機(jī)段起始點(diǎn)張力,Ns——有輔機(jī)段終點(diǎn)張力,Nz——輔機(jī)所在區(qū)段長(zhǎng)度,m額定負(fù)荷時(shí)輔機(jī)驅(qū)動(dòng)段總長(zhǎng)度,mn一額定負(fù)載時(shí)，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(zhǎng)旋轉(zhuǎn)部分質(zhì)量,kg/m口一一每米長(zhǎng)輸送物料質(zhì)量,km卜輸送傾角.一額定負(fù)荷時(shí)，輔機(jī)通過(guò)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(dòng)膠帶間的摩擦系數(shù)，一般取0.4b.按最困難工況(輔機(jī)段無(wú)載，其他段有載)計(jì)算s7=s4+口一(口+o)L2(15)式中2——最困難工況時(shí)的輔機(jī)驅(qū)動(dòng)段長(zhǎng)度,mn0——無(wú)載時(shí)輔機(jī)通過(guò)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(jī)長(zhǎng)度為L(zhǎng)=(Ll,L2)(16)(2)輔機(jī)位置輔機(jī)位置應(yīng)滿足以下2個(gè)條件：承載膠帶在輔機(jī)起點(diǎn)的張力s應(yīng)不大于膠帶的許用張力sS5=S4+口ffS即:fn(17)承載膠帶在輔機(jī)終點(diǎn)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(jī)位置應(yīng)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(zhǎng)度《起t運(yùn)輸機(jī)械2001(12)以=蟾導(dǎo)(22)3.4實(shí)際計(jì)算中應(yīng)注意的問(wèn)題不能僅僅靠輔機(jī)來(lái)降低曲率半徑,否則有可能出現(xiàn)曲率半徑小了，但輔機(jī)的功率和主機(jī)不配套.互換性差；影響曲率半徑的另一個(gè)重要因素是系數(shù)"to,它與托輥槽角，安裝角y有關(guān)，因此可以通過(guò)調(diào)整,y來(lái)滿足條件.例如在曲線段可以采用與主機(jī)不同的深槽托輥就是1個(gè)有效措施.由于回程段無(wú)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(lái)解決.4計(jì)算實(shí)例我們?yōu)樾裸氲V業(yè)集團(tuán)某礦設(shè)計(jì)了1條水平轉(zhuǎn)彎22.5?的帶式輸送機(jī),已成功投入運(yùn)行4.1輸送機(jī)基本條件主機(jī)功率2X55kW;輔機(jī)功率55kW;輔機(jī)長(zhǎng)L1=92m;輔機(jī)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(jī)的轉(zhuǎn)彎曲率半徑比較大,其影響因素包括曲線段起始點(diǎn)張力s,系數(shù)0和轉(zhuǎn)彎角；利用線摩擦驅(qū)動(dòng)能夠大大降低曲線段起始點(diǎn)張力s,從而有效地降低轉(zhuǎn)彎曲率半徑R,實(shí)現(xiàn)大角度水平自然轉(zhuǎn)彎；設(shè)計(jì)過(guò)程中需要不斷調(diào)整相關(guān)參數(shù)才能達(dá)到滿意結(jié)果；該方式可節(jié)省巷道開拓費(fèi)用，維護(hù)簡(jiǎn)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(zhǎng):L=1300m.距機(jī)頭750m處有一22.5.的水平轉(zhuǎn)彎，距機(jī)2頭140111處有一傾角8.，長(zhǎng)68m的上坡.4.2設(shè)計(jì)結(jié)果(1)幾何參數(shù)參考文獻(xiàn)孫可文.帶式輸送機(jī)的傳動(dòng)理論與設(shè)計(jì)計(jì)算.北京:煤炭工業(yè)出版社.1991賀世芳.普通膠帶輸送機(jī)作轉(zhuǎn)彎運(yùn)行.煤炭科學(xué)技術(shù).1983,(3)孫可文,史策昭.膠帶輸送機(jī)轉(zhuǎn)彎運(yùn)行的設(shè)計(jì)計(jì)算.煤炭科學(xué)技術(shù),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(zhǎng):;通大學(xué)人(華山路19號(hào))度L,r=29?86111.郵編:200D3o(2)主參數(shù)收稿日期:2001—03—13美洲國(guó)家大力推動(dòng)港口現(xiàn)代化建設(shè)在美洲國(guó)家組織港13委員會(huì)第二次會(huì)議上，港13委員會(huì)主席,阿根廷鐵路,水運(yùn)和海運(yùn)部副部長(zhǎng)胡安-巴薩多納發(fā)表講話,鼓勵(lì)美洲各國(guó)吸引私營(yíng)部門參與港13的管理和作業(yè)，改善港口的基礎(chǔ)設(shè)施，更新設(shè)備,提高服務(wù)效率，進(jìn)一步提高港口現(xiàn)代化的程度，增強(qiáng)地區(qū)港13在世界上的競(jìng)爭(zhēng)力.巴薩多納指出:通過(guò)吸收私營(yíng)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(yīng)制訂出2OO2—2003年美洲港口現(xiàn)代化的"行動(dòng)計(jì)劃”.拉美經(jīng)委會(huì)負(fù)責(zé)交通現(xiàn)代化的官員簡(jiǎn)?霍夫