駿泰紙漿廠 402#膠帶輸送機設計

劉新華

(泰格林紙集團有限公司,湖南岳陽,414002)

駿泰紙漿廠 402#膠帶輸送機設計

劉新華

(泰格林紙集團有限公司,湖南岳陽,414002)

總結了駿泰紙漿廠備木系統中高架長距離膠帶輸送機的設計情況以及良好的使用效果,并對其中的主要部件如傳動裝置、張緊裝置、膠帶桁架廊進行了介紹。

高架長距離膠帶輸送機;傳動裝置;張緊裝置;膠帶桁架廊

泰格林紙集團旗下的駿泰紙漿廠,是一個現代化大型漿廠,從安德里茲公司引進具有世界先進水平的技術與設備、年產 40萬 t漂白硫酸鹽木漿。漿廠每年需要大量的原木和商品木片,因此備木系統中原木與木片堆場的范圍很大。為使漿廠在整體工藝布局上更加合理和道路通暢,備木系統中的大量木片和粉碎樹皮及篩后細木屑都采用高架長距離膠帶輸送機系統來完成輸送。而其中較為典型及技術涉及面較多的是 402#膠帶輸送機,它露天架空高度21 m,在承接了所有粉碎樹皮和篩后細木屑輸送460 m后,將物料送入樹皮倉前的膠帶輸送機,是一條具有較高綜合技術含量并且非常重要的高架長距離膠帶輸送機。在設計該膠帶輸送機過程中,通過全面分析它的工藝參數、安裝特點、使用要求和防雨及電纜鋪設等工況后,對其主要部件進行了綜合優化設計。這條高架長距離膠帶輸送機自2008年 5月投入生產以來,運行平穩,效果良好。本文將對 402#膠帶輸送機中的主要部件如傳動裝置、張緊裝置、膠帶桁架廊進行介紹,以供同行參考。

1 402#膠帶輸送機在備木系統中的作用

駿泰紙漿廠備木系統主體設備從安德里茲公司引進,其中輸送系統所配套的大量膠帶輸送機作為非標設備由國內設計制造。402#膠帶輸送機的作用是承擔來自以下 3方面的物料輸送:①由剝皮鼓出來并經粉碎機粉碎后的樹皮;②由火車送來的外購木片經篩選后篩出的細木屑;③由削片機生產的木片經篩選后篩出的細木屑。

2 402#膠帶輸送機主要工藝參數

402#膠帶輸送機的主要工藝參數為:輸送物料:粉碎后樹皮及篩后細木屑;物料密度:0.4 t/m3;輸送量:76 t/h;帶寬:1 m;膠帶傾角:0/5°;帶速:1.25 m/s;托輥傾角:45°;水平長度:460 m;提升高度:10.22 m;架空高度:21 m;運行方式:連續。

除上述參數外,膠帶輸送機為高架露天安裝,需統籌考慮設計具有綜合功能的桁架廊。

3 傳動裝置的設計

在綜合分析402#膠帶輸送機的工藝參數、安裝特點、使用要求和防雨及電纜鋪設等工況因素的基礎上,對傳動裝置的結構形式進行了多種方案對比,最終優化確定為緊湊型且不需用三角膠帶的傳動裝置。傳動裝置主要部件包括電機、彈性膜片聯軸器、硬齒面圓錐圓柱齒輪空心軸減速器、傳動滾筒、浮動支座,見圖1所示。

圖1 傳動裝置布置示意圖

3.1 電機功率計算與修正

402#膠帶輸送機是在電機驅動下經減速器和傳動滾筒帶動而使膠帶輸送機工作運行。理論上傳動滾筒所需的傳動軸功率 PA為傳動滾筒圓周驅動力 FU與輸送帶帶速 V (m/s)的乘積,即:

式中,FU為帶式輸送機所有阻力之和,kN;FU的具體計算可參閱帶式輸送機選型設計手冊。

電機所需功率 PM=PA/η1

式中,η1=0.78～0.95

一般按上述理論公式計算出的電機功率是比較小的,也是一種理想的狀況。但在實際使用過程中,膠帶輸送機電機功率的最終確定還受到另外一些不確定因素的影響,必須加以全面考慮和修正才能確定。其中影響較大且容易疏忽的幾個因素如下:

(1)當膠帶輸送機長度較長,托輥數量較多時,由于潤滑不良等原因而導致有些托輥運轉不太靈活,從而增加了傳動阻力;

(2)當突發事故而緊急停機或突然停電而停機時,整個膠帶上充滿物料,重新啟動時瞬間負荷陡增,其傳動阻力將大大增加;

(3)當夏天溫度升高并在滿負荷連續運轉工況下,對電機功率容量要有一定的安全系數。

根據上述因素并結合以往膠帶輸送機的設計和實際運行情況來看,膠帶輸送機的電機功率可取理論計算功率的 1.5～3倍。這種設計思路已在岳紙股份公司 20萬 t/a項目中的備料高架膠帶輸送機設計中運用并獲得了成功。以此為成功經驗,并考慮到 402#膠帶輸送機輸送距離更長、轉動點更多、張緊力更大等因素,最終為 402#膠帶輸送機確定了電機功率取值,從現在電機正常運行的情況來看是非常合適的。

3.2 彈性膜片聯軸器

彈性膜片聯軸器是目前使用廣泛的一種新型標準聯軸器,它全部由鋼質材料組成,傳遞扭矩大,使用壽命長,維護工作量極少。其中的鋼質彈性膜片在傳遞扭矩的同時具有補償兩軸同心度偏差的作用,因此在膠帶輸送機傳動裝置中選用彈性膜片聯軸器是一種比較好的選擇。

3.3 減速器選型

減速器的選型首先必須根據膠帶輸送機的負荷狀況、環境溫度及在工藝流程中的重要程度等來確定其質量要求,然后再確定各參數并最終選定減速器型號。

402#膠帶輸送機屬高架長距離輸送設備,負荷較大且為連續工作制,環境溫度為 -5～40°C,因此可認為是重要的生產設備,故需選用質量好的品牌減速器,如 SE W和弗蘭德等。對于一般負荷的普通設備可選用泰興、泰隆等國產品牌減速器,以節約設備投資。

在確定了減速器的品牌之后,根據膠帶輸送機電機轉速和傳動滾筒轉速就可算出減速器的速比,并在減速器的資料手冊中查到合適的承載能力、輸出轉速、使用系數、裝配形式等。參數選擇過程中可以多次進行相應調整,以期達到綜合的技術要求。另外還要核算減速器工作時的熱平衡許用功率要低于減速器的熱功率,以確保減速器安全運行。

對于高架長距離膠帶輸送機來說,減速器的結構形式要選擇緊湊型的,如硬齒面圓錐圓柱齒輪空心軸減速器。這種減速器的輸入軸與輸出空心軸孔成水平90°,因而可用其輸出空心軸孔將減速器直接裝配在傳動滾筒軸頭上,這樣就不需要聯軸器,并節省電機布置空間,從而降低頭部桁架的寬度,節約材料和制造安裝費用。

3.4 傳動滾筒的確定

傳動滾筒的直徑和轉速必須符合膠帶輸送機的工藝線速。但在電機用聯軸器與減速器輸入軸直接聯接以及減速器直接裝配在傳動滾筒軸頭上的這種結構形式下,電機的轉速 (不采用變頻調速)和減速器的速比及輸出轉速已定,這時標準傳動滾筒的直徑可能不符合膠帶輸送機線速的要求,因此直徑就要經核算修改成非標直徑,并且傳動滾筒的軸頭尺寸設計也必須符合減速器輸出空心軸的要求,同時需繪制結構尺寸及軸頭尺寸簡圖供訂貨用。

另外值得注意的一點是,為使傳動裝置穩定有效地帶動膠帶運行,長距離膠帶輸送機的傳動滾筒(表面鑄菱形膠)由膠帶包繞的包角要大于 180°,這在改向滾筒布置設計時要特別注意。

3.5 浮動支架

由于減速器以輸出空心軸直接裝配在傳動滾筒軸頭上,當傳動滾筒運轉時,減速器將隨傳動滾筒軸的撓度轉角作微量擺動。為在運行中適應這種微量擺動,減速器和電機必須安裝在一個浮動支架上,這個浮動支架在安裝電機一端的下面設有彈性鉸聯支座。在實際運行中,電機、減速器和浮動支架組成一個整體并以彈性鉸聯支座為彈性鉸鏈點而作相應微量擺動,從而實現傳動裝置的驅動功能。

4 張緊裝置的確定

張緊裝置的作用是根據膠帶輸送機所要求的張力配置相應重量的張緊重錘,從而使傳動滾筒由膠帶包繞的包角區間產生足夠的摩擦扭矩并帶動膠帶克服阻力運行。對于長距離膠帶輸送機來說,一般有兩種形式的張緊裝置可供選擇。一是垂直張緊裝置,二是車式拉緊裝置。由于本膠帶輸送機尾部空間受到其他因素的限制,因此只能選用垂直張緊裝置。

垂直張緊裝置安裝的位置一般盡可能靠近膠帶輸送機傳動滾筒的區域布置,這樣有利于充分發揮張緊裝置的即時張力效應,減少膠帶運行中的跳動對張力衡定的影響。本膠帶輸送機的垂直張緊裝置距傳動滾筒 12 m,安裝處高度為 18 m,理論張力約 2 t,張緊行程約 8 m,屬高架布置,因此張緊裝置架的運行穩定性很重要。為了解決這一問題,幾經方案選擇與優化,決定采用一個一定高度且堅固的混凝土平臺作基礎,再設計一套具有很好穩定性的張緊裝置架,這樣就很好地解決了高架垂直張緊裝置設計的問題。另外為防止膠帶斷裂時重錘箱掉下對混凝土平臺的直接沖擊,需在混凝土平臺上設置緩沖裝置。

5 膠帶桁架廊及其高架支撐的確定

高架長距離膠帶輸送機的整體構架是由桁架廊及其下面的高架支撐組成的一個穩固整體,膠帶輸送機就安裝在桁架廊里。在目前國內大型造紙廠中,原料制備后都經高架膠帶輸送機輸送,但整體構架形式卻各不相同,功能各有千秋,沒有統一的模式和標準。然而桁架廊及其高架支撐在高架長距離膠帶輸送機中是一個具有綜合功能的重要組成部分,因為它關系到膠帶輸送機運行的平穩,操作與維護是否方便,還要考慮電纜布置與防雨、防腐以及安全環保等問題。因此在分析國內各廠家類似膠帶輸送機的整體構架優缺點的基礎上,結合本膠帶輸送機的具體情況,綜合創新確定了具有完善功能的整體構架。即桁架廊設計制成整體框架結構,其內除安裝膠帶輸送機外還附設有電纜支撐架、人行操作通道;其頂面用彩板防雨;而兩側面也設有一定高度的擋雨彩板;底面封閉以防器物掉下傷人及保持運輸通道衛生;這個桁架廊作為一個整體支撐在簡潔牢固的高架支撐上。其局部剖面示意圖見圖2。

圖2 桁架及皮帶廊斷面示意圖

桁架廊主體結構由方鋼和槽鋼、角鋼、鋼板等焊接而成;而高架支撐可用鋼管或卷焊管加鋼板制作,并安裝在有預埋螺栓的預制水泥墩上,最后進行二次澆灌。桁架鋼構制作前需由有相應資質的設計單位,根據膠帶輸送機的載荷分布與大小、包括風力載荷以及桁架的寬度、跨距等進行嚴格的構件受力分析和計算,并設計成規范的施工圖,而制造廠家根據施工圖制作與安裝。

6 結 語

主要介紹了 402#膠帶輸送機中的主要部件如傳動裝置、張緊裝置、桁架廊的選型與設計,而對于膠帶輸送機的其他部件如上托輥、下托輥、中間架、清掃裝置等可根據DTⅡ型固定式帶式輸送機設計選用手冊選用。這條高架長距離膠帶輸送機自 2008年 5月投入生產以來,運行平穩,效果良好,為充分利用大量樹皮碎屑燃燒發電,生產綠色能源發揮了重要作用;同時其成功經驗也將為造紙企業這類非標設備的設計提供有益的技術參考。

[1] 機械工業部北京起重運輸機械研究所.DTⅡ型固定式帶式輸送機設計選用手冊[M].北京:冶金工業出版社,1994.

[2] 成大先.機械設計手冊 [M].3版.北京:化學工業出版社,1994.

Brief Introduction of the Design of 402#Belt Conveyor in Junta i PaperM ill

L IU Xin-hua
(Technology Centre of Tiger Forest Paper Group Co.,Ltd.,Yueyang,Hu'nan Province,414002)

Design and running of the overhead long distance belt conveyor used inwoodyard of Juntai PaperMill,themain components of the conveyor such as the driving system,tensing system and truss bridge are introduced in this paper.

overhead long distance belt conveyor;driving system;tensing system;truss bridge

TS73

B

0254-508X(2010)01-0067-03

劉新華先生,高級工程師;主要從事制漿造紙機械設備的技術改造及創新設計工作。

(E-mail:aaallluuuaaa@163.com)

2009-08-21(修改稿)

(責任編輯:常 青)