帶式給料機的結構特點及功率計算方法

摘 要：文章簡要說明了帶式給料機的結構特點，主要針對導料槽和托輥組的結構形式做出說明，闡明帶式給料機的功率計算方法，并列舉實例。

關鍵詞：帶式給料機；結構特點；功率計算

帶式輸送機是以輸送帶兼做牽引機構和承載機構的連續輸送設備。它既可以進行碎散物料的輸送，也可以進行成件物品的輸送，還可以與各工業企業生產流程中的工藝過程的要求相配合，形成有節奏的流水作業運輸線。

帶式給料機除具備帶式輸送機的特點外，還具有其本身的結構特點。第一，帶式給料機應用在具有一定倉壓的料倉和漏斗下面時，能夠將各種大容重物料短距離均勻、連續的輸送給各種破碎、篩分和運輸設備，特別是用在初碎以下更為適合。第二，與板式給料機相比，帶式給料機成本低。而且它應用皮帶與滾筒等旋轉部件之間的摩擦驅動，皮帶與托輥之間的成槽性很好，使導料槽與皮帶之間有很好的密封性，在受料處不易撒料。第三，帶式給料機通常情況下全程安裝導料槽，這樣使得給料機本身的運輸能力增大，提高輸送效率。第四，帶式給料機通常帶速很低，目前國際上應用的帶式給料機的最低帶速為0.015m/s，應用在澳大利亞西部現場，且已經投產使用。第五，帶寬上一般采用較大帶寬，因為帶速低，增大帶寬可以提高輸送能力，節約輸送成本。第六，帶式給料機托輥組的設計也有本身的結構特點以及布置方式。帶式給料機承載段托輥組一般采用4到5節輥子組成，對于大帶寬給料機來說，通常中間采用等長3輥，總長度約為帶寬的3/4。側輥采用短輥，槽角20度。這種結構不僅能夠增加物料的有效容積，而且中間采用三點支撐結構，增加輥子和托輥組橫梁的使用壽命。因為帶式給料機的帶速低，因此輸送帶上的物料停留時間長，這會使托輥長時間受力，增加了托輥的無形損耗和疲勞性，減少了托輥本身的使用壽命，因此帶式給料機承載段托輥間距很小，通常為普通帶式輸送機托輥間距的1/3左右。第七，給料機的導料槽在設計上也與以往的設計有很大不同，由于全程導料，帶速低，給料機上的物料會對導料槽側面的壓力增大，而且如果采用傳統的2000mm長一段的導料槽，在運輸物料時會在導料槽接口處擠出物料，這樣不僅污染環境，而且對操作巡檢人員造成傷害。因此導料槽在設計時，盡量采用全程只用一段或者兩段導料槽，且在采用多段導料槽時，連接處采用交錯連接方式，以防止蹦料。同時導料槽的支腿也不能采用以往的設計形式，而應該加強結構，這樣保證結構和系統的穩定性。

以上是給料機的結構特點，而帶式給料機功率的計算與普通帶式輸送機的功率計算也有很大區別。由于帶式給料機本身還需要承受很大的料倉壓力，因此需充分考慮由料倉壓力所需要的功率。本文以澳大利亞項目中使用的帶式給料機為例，計算給料機的功率。

（1）基本參數：B=2400，V=0.015m/s，Q=250t/h，傾角0°，L=19.015m，qG=4629.6kg/m，qB=81.6kg/m，qRo=205kg/m，qRu=33.17kg/m，物料密度2.0t/m3。上托輥間距：a0=0.4m，下托輥間距：au=2.4m，托輥槽角：λ=20°其中：L-輸送機長度，m；G-重力加速度，9.8m/s2；qRo-承載輥旋轉重量，kg/m；qRu-回程輥旋轉重量，kg/m；qB-每延長米膠帶重，kg/m；qG-每延長米物料重，kg/m。

（2）圓周力及驅動功率的計算

a.不考慮倉壓時驅動圓周力FU

主要阻力：FH=F1+F2，

上分支運行阻力：F1=fLg（qRO+qB+qG）=18982N；下分支運行阻力：F2=fLg（qRU+qB）=443N；FH=F1+F2=18982+443=19425N；提升阻力：Fst=0；導料槽摩擦阻力：Fgl=？滋2*qG2*g*l/pb12=130000N；清掃器阻力Fr=Fr1+Fr2=1960+1372=3332N；

FU=FH+Fst+FGS+FGX+Fgl+Fr=163250N；

給料機運輸物料所需軸功率為P1=163250*0.015/1000=2.5kw

b.考慮倉壓時，料倉的功率計算：

在計算料倉功率之前，先介紹一下物料由存倉卸出的物理過程。有研究表明，不同粒度的散料物料由存倉排料孔卸出時，都會出現兩種基本的排料形式，即：（1）“標準”排料形式——排料孔上部的物料成柱狀運動，物料面成一漏斗形狀；（2）“流體”排料形式——全部物料顆粒如流體般向下移動。而“標準”排料形式適合于周期形式動作的、具有一定倉壁傾斜角的所有存倉。“流體”排料形式多用于下列情況，第一，對連續動作的存倉，其倉壁的傾斜角超過臨界值時；第二，當存倉處于強烈的震動狀態時；第三，若存倉具有似液體那樣多水分的物料時。總之排料形式的確定和存倉的動作方式、工作條件及物料的狀態等因素有關，必須進行具體分析，而且有時因受到條件的限制也往往會出現中間狀態的排料形式[1]。經分析在本例子中物料排料形式更接近于“標準”排料形式。所以存倉排料孔的水力半徑R水=F/L。式中：F-考慮了散粒物料顆粒尺寸的排料孔面積[m2]；L-相應于上述排料孔面積的周長[m]。

對于存倉中物料，考慮到由于物料顆粒內部的摩擦力和粘著力產生的切應力τ，將抵消存倉上面的部分物料重量，使其上的壓力比流體靜壓力小得多，尤其是對非全部卸空的存倉。因此作用在存倉上的壓應力近似平均值可用下式計算：

σ=5.6k0R水γ [N/m2]

式中 R水：排料孔的水力半徑[m]；γ：物料的堆積重度[N/m3]；k0：考慮到存倉動作特點的系數。這樣，作用在皮帶上的正壓力等于：N=σF[N] F-存倉排料孔的面積[m2]。

根據上述公式本例題：

排料孔的水力半徑R水=F/L=2×2/2×4=0.5m

作用膠帶上的壓應力：σ=5.6×2×0.5×2000×9.8=109760N/m2

作用膠帶上的壓力：N=109760×4=439040N

料倉所需要軸功率：P2=439040×0.3×0.015=1.98KW

給料機所需功率為P=（P1+P2）/η=5.4KW

經過計算可以看出，考慮到倉壓后，給料機的功率已明顯提高。本例的給料機已經在澳大利亞現場開始運轉使用，運行狀態良好。

結束語

本文介紹了帶式給料機的結構特點，使用范圍，并針對導料槽和托輥組的結構形式做了詳細的說明。在考慮到倉壓的情況下計算出帶式給料的功率，并以澳大利亞現場給料機為例，驗證考慮倉壓的正確性。

參考文獻

[1]洪致育，林良明.連續運輸機[M].機械工業出版社，1982.

[2]DTII（A）型帶式輸送機設計手冊[M].北京：冶金工業出版社，2003，12-16.