帶式輸送機頭部漏斗、溜槽的設計

謝 添 張 健

（北方重工集團有限公司輸送設備分公司，遼寧 沈陽 110027）

1 概述

帶式輸送機有多種卸料方式，采用頭部漏斗卸料是最常有的卸料方式。物料由頭部漏斗并經過溜槽、導料靴等的轉向和緩沖，最后卸到后續設備或輸送機上。溜槽擔負著輸送、密封、調節工藝流程以及使輸送物料在輸送機上合理分布，避免偏載等重要作用。如果溜槽設計不合理，就會引起輸送物料堵塞、粉塵多、噪音大、溜槽壽命短，甚至可能使有些機械設備運轉不正常等嚴重后果。我們設計人員在設計塞內加爾項目頭部漏斗、溜槽時進行了詳細的分析計算，尤其采用了帶弧形調節擋板這一新型結構的頭部漏斗，在導料槽上部設置了導料靴，起到了一定的緩沖作用，減少物料沖擊對膠帶的損傷。

2 頭部漏斗的設計

帶調節擋板的頭部漏斗，可以通過改變調節擋板的角度或更換其懸掛位置調整落料中心，調節擋板對沖擊還可以起到一定緩沖作用，進而延長頭部漏斗的使用壽命。有幾個懸掛位置，并可用操縱桿手動調節其角度。帶料試車時，根據帶速以及料流是否對中和順暢等情況，調節其角度或更換位置，并最終予以固定。

基于以上特點，我們設計人員設計時采用了帶調節擋板的頭部漏斗。

但傳統結構頭部漏斗的調節擋板采用平面形狀，如果輸送物料粒度大并且帶速高，物料對調節擋板的沖擊力會非常大，如果擋板離頭部滾筒過近，反彈的物料有可能打到滾筒，此時對漏斗和滾筒都會造成一定的損害。為了減小物料沖擊，擋板離頭部滾筒距離需要加長，頭部漏斗也隨之要加大，無形中成本會提高。所以，我們在繪制物料拋料軌跡的基礎上，將調節擋板設計成了弧形，可有效解決以上問題。

圖1

2.1 弧形調節擋板的原理和特點

頭部漏斗采用弧形調節擋板，將物料與擋板的沖擊部分轉變為與擋板的摩擦，從而減小了沖擊力，物料反彈打到滾筒的概率大大降低，不用為減小沖擊力而加大漏斗尺寸，減小了成本，延長了漏斗使用壽命。

物料在調節擋板上滑行一段距離才會落下，擋板與物料的摩擦減緩了物料的速度，這樣降低了對下條膠帶的沖擊。同時，更易判斷出物料落料軌跡，通過調整擋板的角度達到最佳使用效果。

2.2 建立物料拋料軌跡方程

（1）主要設計參數

膠帶運行速度:V＝2m/s；滾筒半徑: R＝400mm；膠帶厚δ=15mm；

物料粒度dmax=0.2mm;運量Q=1600t/ h；堆積密度ρ=2700 kg/m3；動堆積角θ=15°。

（2）確定物料速度

物料截面積

物料曲率半徑

物料重心高度

物料高度

h= r1（1-cosθ）=0.09 m；

物料重心到滾筒面高度

ho=δ+hc=0.051m；

輸送帶表面處物料速度

物料表面最高處速度

物料重心半徑

R'=R+ho=0.451 m

（3）建立物料拋料軌跡方程

∵V2/（ R'g）=0.9<1

∴列出物料拋料軌跡方程

式中：Ψ—分離角，cosΨ= V2/（ R'g），求得Ψ=25.84°

將以上得出的數值帶入方程組（1）、（2）得出輸送帶表面處物料拋料軌跡方程

物料表面最高處拋料軌跡方程

2.2 確定調節擋板外形

根據以上求得的方程，用CAD繪制出輸送帶表面處物料拋料曲線和物料表面最高處拋料曲線這2條曲線。在2條拋料曲線的基礎上繪制出調節擋板弧形外形。

由于考慮到弧形制作非常困難，我們用每次彎折15°的多條折線連接成近似弧形。

3 溜槽的設計

3.1 溜槽設計應遵循的原則

（1）能夠使物料自由平穩地流動，避免產生堆積和堵塞，盡可能使溜槽的磨損及粉塵的飛揚減到最小。

（2）溜槽的斷面尺寸要滿足要求，可按物料的最大粒度和運量來決定。

（3）溜槽傾角應保證物料順利滑落。

（4）充分考慮線路布置：

①盡可能減少溜槽路線，因為路線越多越容易造成物料堵塞。

②溜槽收口要緩慢進行，各處的傾角均應滿足要求。

③盡量減少垂直下落的高度。

④應考慮帶式輸送機的運行方向，最好順著輸送機料流方向給料。垂直輸送機料流方向給料時，要增設導流裝置，盡量減少由于偏心給料造成的輸送機偏載。

3.2 溜槽斷面尺寸的設計

溜槽斷面尺寸一般按輸送物料的最大粒度和運量來確定。

（1）按最大粒度確定溜槽斷面尺寸：

斷面寬：b≥2dmax+100 mm

斷面高：h≥1.6dmaxmm

（2）按運量確定斷面溜槽尺寸：

式中：A—溜槽斷面面積，m2；Q—運量，t/h；Ψ—裝滿系數；V—物料在溜槽底板上的運動速度； ρ—輸送物料的堆積密度kg/m3。

物料在溜槽中的運動速度是隨時變化的，當溜槽方向改變，物料的運動速度會降低，通過能力減小，此時容易造成溜槽堵塞。所以，在溜槽改向和分叉處應加大溜槽斷面或加大傾角。

3.3 溜槽傾角的確定

溜槽應有足夠的傾角并保持光滑，以便物料下滑。在沖擊點，如物料自由下落或溜槽改變方向的地方，這一點尤其重要。當然，為了限制物料運行速度，減少磨損，溜槽的傾斜度也不能過大。

圖2

如圖2所示，物料在溜槽運動時，其運動方程如下：

式中：α—溜槽傾角；f—物料與溜槽壁的動摩擦系數；a—物料運動加速度，m/s2；g—重力加速度，m/s2。

假設物料在溜槽上勻速運動，a=0，代入得sinα-fcosα=0，得tgα=f

所以，知道了物料與溜槽的摩擦系數以后就可以確定出溜槽的傾角。這一角度可以用來確定避免物料粘附的最小溜槽傾角。為了保險起見，通常在此最小值的基礎上增加5~10度。

摩擦系數一般與物料種類、粒度、含水率、溜槽材料等有關，可通過實驗或有關資料得到。

4 襯板的選擇

塞內加爾漏斗、溜槽襯板材料采用高強度鋼500，比通常襯板材料16Mn硬度更高，更加耐磨。在漏斗、溜槽沖擊面上全部鋪上了襯板，而側面板只是部分鋪上了襯板，在滿足要求的基礎上減少了重量，降低了成本。

結語

漏斗、溜槽作為輸送物料的轉載設備，對帶式輸送機的正常、穩定運行發揮了非常重要的作用，如果設計不合理會帶來很多問題，所以應引起我們工程設計人員足夠的重視。在塞內加爾頭部漏斗、溜槽的設計過程中，我們設計人員進行了詳細的分析論證，確定結構，得到了用戶的認可。

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