雙向運輸帶式輸送機的應用

石華橋 王清洪

摘要：結合雙向運輸帶式輸送機在實際工藝設計中的應用，根據理論分析和實踐經驗，提出并闡述了雙向輸送機的一些布置特點及注意事項。

關鍵詞：翻帶裝置；雙向運輸；拉緊裝置；下托輥

目前，帶式輸送機作為物料的一種連續運輸設備，發展迅速，特別是在礦山、冶金等行業，帶式輸送機運輸的連續性，可靠性，及對物料的廣泛適應性讓其在相關行業應用廣泛。帶式輸送機經過多年的發展，根據物料特性及實際工藝需要，衍生出大傾角帶式輸送機，轉彎帶式輸送機，管狀帶式輸送機等，在實際應用中，減少了基建投資，取得了良好的經濟效益。本文主要針對特殊工藝情況下的雙向運輸帶式輸送機的特點及應用進行介紹。

1.雙向運輸帶式輸送機的特點

雙向帶式輸送機實際上是在普通帶式輸送機的基礎上，同時利用下帶面輸送物料，以減少輸送帶數量及轉載環節，節省投資。

1.1.翻帶裝置

雙向帶式輸送機由于其物料輸送的特殊性，與普通帶式輸送機的不同之處在于，其下帶面設置了翻帶裝置，以保證帶式輸送機的正常運行，其好處主要體現在以下幾個方面。

1.1.1.對于輸送帶而言，一般應具有一定的覆蓋層厚度，使其在使用期內芯層不會因覆蓋層磨損而暴露，物料一般在上覆蓋面運行，其上覆蓋面與下覆蓋面的比值應不大于3：1，但鋼絲繩芯輸送帶則不受此限制，且輸送機會在適當位置的覆蓋層內預埋線圈等監測保護元件，故如果輸送機上下帶面同時運送物料時，必須增加翻帶裝置，保證物料始終與輸送帶的同一面接觸，減小物料對輸送帶的磨損，保證輸送機的正常運行。

1.1.2.當輸送機上下帶面同時運送物料時，如果不增加翻帶裝置，當下帶面清掃器出現故障或者清掃器效果不明顯時，輸送帶上面粘附的物料碎屑會粘附在托輥及輸送帶上，長期運行會使托輥直徑及輸送帶厚度增大，增大運行阻力，增加電耗。嚴重時還會導致輸送機跑偏，影響整機的正常運行。

1.1.3.對于某些濕性物料，如煤炭，水泥等，其本身自帶的水分會附著在輸送帶上，如果不使用翻帶裝置，會導致輸送帶與滾筒之間的摩擦力減小，嚴重時會產生打滑。

1.1.4.運輸粘性物料時，物料不可避免的要粘附在輸送帶上，而輸送帶工作面與滾筒會直接接觸，如果不使用翻帶裝置，在輸送機長期運行過程中，會使物料粘附在滾筒上，造成滾筒直接增大，使輸送帶跑偏。

1.2.雙向運輸

雙向運輸帶式輸送機可實現對物料的雙向運輸，其在工藝布置方面的好處主要體現在以下幾個方面。

1.2.1.利用下帶面輸送物料，可以減少輸送機數量及轉載環節，節省空間，減少占地面積，減少了基建投資，在某些需要來回雙向運輸的工藝環節優勢明顯，能使整體工藝布局更加簡潔實用。

1.2.2.在礦井生產系統工藝設計時，不可避免涉及到矸石的排放問題，在矸石量大且無利用價值的條件下，矸石一般依靠地形選擇填溝堆砌，但排矸場地一般離工業場地較遠且地勢復雜，這時可以利用主井帶式輸送機下帶面將地面洗選矸石運往井下與掘進矸石一起，通過新掘巷道直接運往排矸場地，即節約了地面用地，又實現了排矸系統的機械化，減少了勞動強度。

2.雙向帶式輸送機的設計要點及注意事項

2.1.設計要點

2.1.1.翻帶裝置

翻帶裝置的長度

翻帶裝置需要扭轉180°，在扭轉過程中，會引起輸送帶邊緣張力增大，中間部位張力減小，所以扭轉段的長度不宜過長但也不宜過短，過長會導致輸送帶張力不夠而引起褶皺、跑偏，且扭轉段過長會減少下帶面的利用長度，不利于工藝布置。

在設置翻轉裝置時，必須考慮輸送帶具有一定的橫向剛度，保證輸送帶不會因為扭轉致使張力增大而產生撕裂，并且由于輸送帶在扭轉過程中邊緣張力增大，扭轉段的長度過短會使輸送帶伸長量增大，如果超過輸送帶的許用伸長量，也會造成輸送帶撕裂，翻轉段的伸長量可按下式計算：

ΔL=L·σ/E

其中：L：翻轉段長度；

σ：工作應力，σ=F/A ；

E：帶芯材料的彈性模量；

F：翻轉段工作張力；

A：輸送帶橫截面積；

根據德國22101標準，輸送帶翻轉段長度推薦值見表1。

自然翻轉式即無輥子支承式，在翻轉段兩端各設有一對水平夾輥，這種結構主要適用于帶寬較小或柔性較大的輸送帶。如圖1

導入翻轉式即中間垂直夾輥式，除在翻轉段兩端設有水平夾輥外，在翻轉裝置中間設置一對垂直夾輥，垂直托輥相互錯開，以增加翻轉段的穩定性，這種結構的翻轉段長度較短。如圖1

支承式翻轉即斜輥與垂直夾輥式，除了在翻轉段中間設有垂直夾輥外，在水平夾輥和垂直夾輥之間還增加了斜輥，以引導翻轉。斜輥為互成角度的兩個托輥組成，能有效防止輸送帶跑偏，并改善翻轉段輸送帶的受力情況。如圖1

圖1

2.1.2.拉緊裝置

目前常用的拉緊裝置有自動拉緊裝置，固定式拉緊裝置和重錘式拉緊裝置等。

自動拉緊裝置如液壓拉緊，可以與集控裝置連接，實現遠距離控制，并且可以根據輸送機張力的需要任意調節起點拉力和正常運行拉力，及時補償輸送帶的彈性振蕩，實現帶式輸送機的動態張緊。缺點是結構復雜，外形尺寸大，需用附加驅動裝置

固定式拉緊裝置如螺旋拉緊，多適用于短距離帶式輸送機；固定式絞車拉緊，結構簡單緊湊，工作可靠，但是由于輸送帶的彈性變形和塑性伸長會引起輸送帶張力降低，可能導致輸送帶在驅動滾筒上打滑。

重錘式拉緊結構簡單實用，能保證輸送帶在各種工況下具有足夠大的恒定張力，并且重錘拉緊可以使拉緊力的方向始終向下，能有效防止輸送機跑偏，故拉緊裝置應優先選用重錘拉緊。

2.1.3.驅動裝置

雙向運輸帶式輸送機由于需要在下帶面輸送物料，并配備翻帶裝置，為保證輸送機正常運行，應盡量配備軟啟動裝置，以減小啟動加速度，延緩啟動時間，避免翻轉裝置處輸送帶由于長期啟動張力過大造成疲勞損壞，還可以減小翻轉裝置處由于輸送帶瞬間張緊給托輥帶來的側壓力，啟動加速度應根據《煤炭工業帶式輸送機工程設計規范》的有關規定進行計算。

對于具有一定傾角的雙向運輸帶式輸送機，其上下帶面必然有一面的輸送方向是向下的，故應配備可靠制動裝置，保證輸送機在正常工作及緊急情況下的安全停車。

2.1.4.下托輥

為保證輸送機下帶面輸送物料時不撒料，在輸料段，當運量及粒度較小時，可以采用V型托輥；當運量較大或者塊度較大時，下托輥布置應和上托輥一樣，采用槽型布置，以防止撒料。

2.1.5.翻轉段下垂度

翻轉段輸送帶的下垂度必須控制在限度值1%以內，可按下式進行計算：h= （q_B Lg）/8F

式中：q_B：輸送帶單位長度質量；kg/m

L ： 翻轉段水平長度；m

F ：輸送帶翻轉處的工作張力；N

g ： 重力加速度；m/s?

2.2.注意事項

2.2.1.翻帶裝置在安裝時，必須保證帶面中心線與翻帶前在一條水平線上，防止輸送機跑偏。

2.2.2.采用重錘拉緊時，拉緊裝置應布置在兩個翻帶裝置以外，并盡量靠近驅動滾筒一端。

輸送機過長且受條件限制時可采用液壓拉緊，拉緊裝置可以與翻帶裝置上下垂直布置以減小輸送帶長度。

2.2.3.必須采用可靠的清掃器，特別是對于粘濕性物料，除在頭尾設置清掃器外，在翻帶裝置前也應設置清掃器，并對輸送機做定期清理，以保證輸送機不會因為滾筒及托輥由于細碎物料的粘附而引起跑偏甚至損壞停機。

2.2.4.當上下帶面同時輸送物料時，物料在送往輸送機時，必須采取措施保證上下帶面的物料均應順著輸送方向落在輸送帶中心，且上下物料的運行在輸送機同一垂直面上，以防止輸送機跑偏。

3.雙向帶式輸送機的計算

雙向運輸帶式輸送機的計算與普通帶式輸送機的區別主要在于增加了下帶面物料的質量，下帶面托輥的數量以及新增翻帶裝置。

3.1.圓周驅動力

FU=CFH+FN+FS1+FS2+FSt

式中： FH—主要阻力（N）

FN—附加阻力（N）

FS1—主要特種主力（N）

FS2—附加特種主力（N）

FSt—傾斜阻力（N）

其中主要阻力

FH=fL[qRO +（qB+qG上）cosδ]g+ f L下 [qRU+（qB+qG下）cosδ]g

+ f（L- L下 ）[qRU +qBcosδ]g

式中：f—模擬摩擦系數；

L—帶式運輸機長度；

L下—輸送帶下帶面輸送物料長度；

qRO??—承載分支托輥每米長旋轉部分質量；

qRU—回程分支托輥每米長旋轉部分質量；

qB—每米長輸送帶的質量；

δ—輸送機的傾角；

g—重力加速度9.81m/s2

qG上—輸送帶上帶面每米物料質量，qG= ；

qG下—輸送帶下帶面每米物料質量，qG= ；

3.2.電動機功率計算

傳動滾筒所需功率：

電功機所需功率：

式中：N—電機備用系數，取1.0～1.2（由采用的軟啟動裝置決定）；

—傳動效率，取 =0.85；

以上為輸送機上下帶面同時輸送物料時的簡要計算，如果輸送機采用分時分運、單邊運行，則根據具體的工況計算其所需的電機功率，合理配備驅動裝置驅動形式，以達到高效節能的目的。

4.小結

雙向帶式輸送機主要用于特殊工藝條件下物料的輸送，但是目前在國內多采用多條帶式輸送機搭接轉載的方式，如果采用雙向帶式輸送機，會大大節省投資，使工藝更加簡潔實用。由于帶式輸送機對物料的適應性強，特別是散裝物料，故能廣泛用于礦山，水泥，碼頭，電廠等行業，應用前景廣泛。

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