輸送帶拉緊力計(jì)算及其裝置適用性分析
作者:坤碩-輸送帶 來(lái)源:輸送帶_坤碩 人氣:
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導(dǎo)讀:一、拉緊裝置的類(lèi)型常見(jiàn)的拉緊裝置有螺旋拉緊裝置、重力拉緊裝置、固定絞車(chē)?yán)o裝置、自動(dòng)拉緊裝置等。1螺旋拉緊裝置。螺旋拉緊裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,拉緊行程太小,只…
一、拉緊裝置的類(lèi)型
常見(jiàn)的拉緊裝置有螺旋拉緊裝置、重力拉緊裝置、固定絞車(chē)?yán)o裝置、自動(dòng)拉緊裝置等。
1 螺旋拉緊裝置。螺旋拉緊裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,拉緊行程太小,只適用于短距離輸送機(jī),一般機(jī)長(zhǎng)小于80m時(shí)才選用,缺點(diǎn)是當(dāng)膠帶自行伸長(zhǎng)后,不能自動(dòng)拉緊。
2 重力拉緊裝置。重力拉緊裝置是結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單,應(yīng)用最廣泛的一種拉緊裝置。它是利用重錘來(lái)自動(dòng)拉緊,由于重錘靠自重拉緊,所以它能保證拉緊力在各種工況下保持恒定不變,能自動(dòng)補(bǔ)償膠帶的伸長(zhǎng)。重力拉緊裝置的特點(diǎn)是拉緊力不變,拉緊位移可變,它適用于固定式長(zhǎng)距離運(yùn)輸機(jī),優(yōu)點(diǎn)是安全可靠性高,缺點(diǎn)是拉緊力不能調(diào)節(jié),空間要求大,在空間受限制的地方,無(wú)法使用。
3 固定絞車(chē)?yán)o裝置。固定絞車(chē)?yán)o裝置是利用小型絞車(chē)來(lái)拉緊,絞車(chē)一般用蝸輪蝸桿減速器帶動(dòng)卷筒來(lái)纏繞鋼繩,從而拉緊膠帶。這種拉緊裝置的優(yōu)點(diǎn)是體積小,拉力大,所以被廣泛應(yīng)用于井下帶式輸送機(jī)中。缺點(diǎn)是它只能根據(jù)所需要的拉緊力調(diào)定后產(chǎn)生固定的拉緊力,拉緊力不能自動(dòng)調(diào)節(jié),當(dāng)絞車(chē)和控制系統(tǒng)出現(xiàn)問(wèn)題時(shí),對(duì)膠帶機(jī)不能產(chǎn)生恒定的拉緊力或拉緊力失效,安全可靠性相對(duì)降低。
4 自動(dòng)拉緊裝置。自動(dòng)拉緊裝置不但能根據(jù)主動(dòng)滾筒的牽引力來(lái)自動(dòng)調(diào)整拉緊力,而且還能補(bǔ)償膠帶的伸長(zhǎng)。自動(dòng)拉緊裝置由電機(jī)、制動(dòng)器、減速器、鋼絲繩滾筒等組成,采用大拉力張緊裝置張緊輸送帶,同時(shí)配備張力傳感器,測(cè)定輸送帶的張力,當(dāng)輸送帶張力發(fā)生變化,超過(guò)輸送機(jī)正常運(yùn)行的范圍時(shí),自動(dòng)張緊裝置迅速動(dòng)作,調(diào)整輸送帶張力,保證輸送機(jī)正常運(yùn)行。自動(dòng)張緊裝置與自移機(jī)尾配合使用,可實(shí)現(xiàn)在輸送機(jī)不停機(jī)的條件下,實(shí)現(xiàn)輸送機(jī)機(jī)尾的移動(dòng)和輸送帶的伸縮,大大提高了輸送機(jī)的輸送效率。自動(dòng)絞車(chē)?yán)o裝置由壓力傳感器根據(jù)膠帶輸送機(jī)運(yùn)行工況的需要自動(dòng)控制拉緊力的大小,液壓拉緊裝置由液壓站產(chǎn)生的液壓力通過(guò)油缸對(duì)膠帶機(jī)施加拉緊力,可根據(jù)膠帶機(jī)運(yùn)行工況的需要調(diào)節(jié)拉緊力的大小。
二、輸送機(jī)正常運(yùn)行時(shí)拉緊力計(jì)算
輸送機(jī)在各點(diǎn)的張力是利用逐點(diǎn)計(jì)算法計(jì)算的。輸送帶上某一點(diǎn)的張力等于沿某一運(yùn)動(dòng)方向前一點(diǎn)的張力與這兩點(diǎn)之間的運(yùn)行阻力,用公式表示為:
Si=Si-1+W(i-l)~i(1)
式中:Si-1、Si—分別為輸送機(jī)上前后兩點(diǎn)的張力;
W(i-l)~i—前后兩點(diǎn)之間的運(yùn)行阻力。
在計(jì)算輸送帶各點(diǎn)的張力時(shí),通常從最小張力點(diǎn)開(kāi)始,同時(shí)輸送帶最小張力要滿(mǎn)足兩個(gè)條件:
(1)滿(mǎn)足摩擦牽引力的張力關(guān)系,即滿(mǎn)足皮帶在滾筒上不打滑條件:
Sy=Sl1+eμa-1 n(2)
式中:Sy—輸送帶與驅(qū)動(dòng)滾筒相遇點(diǎn)的張力,N;
Sl—輸送帶與驅(qū)動(dòng)滾筒分離點(diǎn)的張力,N;
μ—輸送帶與驅(qū)動(dòng)滾筒間的摩擦系數(shù);
α—輸送帶的圍包角,rad;
n—摩擦備用系數(shù),取1.15-1.20。
。2)滿(mǎn)足輸送帶垂度的要求,即:
Smin=(q+qd)l2ggcosβ8ymax(3)
式中:Smin—輸送帶在重段的最小張力,N;
lg—重段托輥間距,m;
ymax—輸送帶最大允許撓度,一般ymax=0.025lg;
q—單位長(zhǎng)輸送帶上裝運(yùn)物料量;
qd—輸送帶單位長(zhǎng)的質(zhì)量;
β—輸送機(jī)的工作傾角。
利用上述兩個(gè)條件,以(1)和(3)式中求得的最小張力的大者為輸送機(jī)的最小張力值,并按照式(3)求出各個(gè)點(diǎn)的張力值。根據(jù)算出的各點(diǎn)張力可以得到輸送機(jī)正常運(yùn)行時(shí)的張緊力。張緊力等于輸送帶在張緊滾筒兩端的張力之和,即:
F=Si-1+si(4)
式中:F—拉緊裝置的拉緊力,N;
Si-1—輸送帶在拉緊滾筒相遇點(diǎn)的張力,N;
si—輸送帶在拉緊滾筒分離點(diǎn)的張力,N。
帶式輸送機(jī)所需的拉緊力,在起動(dòng)、穩(wěn)定運(yùn)行和制動(dòng)過(guò)程中是不同的。因此,計(jì)算拉緊力時(shí),應(yīng)按各種工況下輸送帶在驅(qū)動(dòng)滾筒上都不打滑的條件計(jì)算,理想的拉緊裝置應(yīng)能根據(jù)輸送機(jī)在不同工況下的要求自動(dòng)調(diào)整拉緊力,這樣,既可滿(mǎn)足輸送帶在垂度和摩擦牽引力方面的要求,又可保證輸送帶不承受過(guò)大的張力。
三、拉緊裝置的適用性分析
在對(duì)帶式輸送機(jī)的工藝布置中,確定合理的拉緊裝置,是保證輸送機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)、起動(dòng)和制動(dòng)時(shí)安全可靠、經(jīng)濟(jì)合理的必要前提。而各種拉緊裝置的適用性是工程技術(shù)人員關(guān)心的重要問(wèn)題之一。有關(guān)文獻(xiàn)中根據(jù)帶式輸送機(jī)剛體動(dòng)力學(xué)原理,對(duì)三種拉緊裝置的特性進(jìn)行了分析。如圖所示,縱坐標(biāo)為采用三種拉緊裝置時(shí)膠帶最大張力的比值,即FⅡmax/FⅠmax,FⅢmax/FⅠmax,其中,FⅠmax、FⅡmax、FⅢmax分別表示在自動(dòng)、重錘和固定式拉緊裝置情況下膠帶的最大張力,橫坐標(biāo)為運(yùn)輸距離。從圖中可得出如下結(jié)論:
(1)水平運(yùn)輸β=0° 。在這種情況下,采用固定拉緊裝置,膠帶最大張力FⅢmax比自動(dòng)式膠帶最大張力FⅠmax大1.35倍,當(dāng)L>l000m時(shí),其倍數(shù)將達(dá)1.45,且無(wú)下降趨勢(shì);而采用重錘式拉緊裝置,膠帶最大張力FⅡmax比自動(dòng)式膠帶最大張力FⅠmax大1.12倍以上,比值FⅡmax/FⅠmax隨膠帶機(jī)長(zhǎng)度的增加而增大,隨著運(yùn)量的增加,比值也將會(huì)略有增大。
從經(jīng)濟(jì)方面看,如在水平運(yùn)輸且運(yùn)距較大的情況下,采用固定拉緊裝置與采用其它兩種拉緊裝置相比,前者很有可能使膠帶強(qiáng)度乃至整個(gè)設(shè)備升級(jí),如按膠帶升高一級(jí)其價(jià)格上升80元/m計(jì)算,則1500m長(zhǎng)的膠帶機(jī)會(huì)因拉緊裝置選擇不當(dāng),造成僅膠帶的一次性投資就多增加80元/m×1500×2=24萬(wàn)元對(duì)鋼繩芯膠帶而言 。故建議,在水平運(yùn)輸和運(yùn)距較長(zhǎng)的情況下,應(yīng)采用自動(dòng)式拉緊裝置,而不采用固定拉緊裝置,在運(yùn)距較短的情況下,例如小于1000m,可采用重錘式拉緊裝置。
。2)向上運(yùn)輸(β>0°)。在此情況下,隨著角度的增大,固定式拉緊裝置膠帶最大張力FⅢmax與自動(dòng)式膠帶最大張力FⅠmax及重錘式膠帶最大張力FⅡmax的差值越來(lái)越小,當(dāng)傾角大到一定程度時(shí),采用固定式拉緊裝置和重錘拉緊裝置的效果都差不多。從圖1還可以看出,固定式膠帶最大張力與重錘式膠帶最大張力相比,前者受傾角影響較大,后者受運(yùn)距的影響較大?傊,在提升傾角較大時(shí)β>10° ,推薦采用重錘拉緊裝置。
。3)向下運(yùn)輸(β<0°)。在下運(yùn)且電動(dòng)機(jī)處于發(fā)電運(yùn)行時(shí),FⅡmax與FⅠmax的比值介于l-1.1之間,并隨著運(yùn)距和傾角的增大呈現(xiàn)減小的趨勢(shì)。對(duì)于FⅢmax與FⅠmax的比值,其值大于1.2,角度越小,其值越大,但和運(yùn)距關(guān)系不太大。當(dāng)運(yùn)量變大時(shí),無(wú)論FⅡmax/FⅠmax,FⅢmax/FⅠmax都呈略微減小的趨勢(shì)。而當(dāng)下運(yùn)但電動(dòng)機(jī)處于電動(dòng)運(yùn)行時(shí),其情況與水平運(yùn)輸?shù)那闆r基本相似。
這樣,在下運(yùn)且發(fā)電運(yùn)行時(shí),推薦采用重錘拉緊裝置而在下運(yùn)且處于電動(dòng)運(yùn)行時(shí),推薦采用自動(dòng)拉緊裝置,而最好不用另外兩種拉緊裝置。
四、結(jié)論
(1)膠帶機(jī)的牽引力受膠帶機(jī)的運(yùn)輸路線長(zhǎng)度、傾角、貨載等因素的影響,在選擇拉緊裝置時(shí)要根據(jù)膠帶機(jī)工作狀況合理計(jì)算。
。2)合理選擇膠帶機(jī)拉緊位置有利于延長(zhǎng)膠帶的壽命,降低膠帶機(jī)啟動(dòng)和制動(dòng)過(guò)程的沖擊和振動(dòng),提高穩(wěn)定性。
。3)當(dāng)帶式輸送機(jī)上有物料時(shí)調(diào)張力比無(wú)物料時(shí)調(diào)張力,動(dòng)載荷要大,即動(dòng)載荷與貨載情況有關(guān)。
。4)當(dāng)采用頭部拉緊裝置時(shí),在其他條件不變的情況下,比采用尾部拉緊裝置的動(dòng)載荷大。