長(zhǎng)距離平面轉(zhuǎn)彎帶式輸送機(jī)的設(shè)計(jì)及應(yīng)用

孟 浩 孟佳音 董志宏

北方重工集團(tuán)有限公司輸送設(shè)備分公司

長(zhǎng)距離平面轉(zhuǎn)彎帶式輸送機(jī)的設(shè)計(jì)及應(yīng)用

孟 浩 孟佳音 董志宏

北方重工集團(tuán)有限公司輸送設(shè)備分公司

隨著長(zhǎng)距離帶式輸送機(jī)在各行各業(yè)的廣泛應(yīng)用，為適應(yīng)輸送線路的地況a地貌，降低輸送機(jī)搭接所需的設(shè)備費(fèi)用及運(yùn)行能耗，平面轉(zhuǎn)彎技術(shù)得到了充分利用，且已取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益，得到了廣大用戶和科研設(shè)計(jì)單位的認(rèn)可。由于帶式輸送機(jī)輸送線路長(zhǎng)，地形復(fù)雜，沿途會(huì)有高山、河流、建筑設(shè)施等障礙物，長(zhǎng)距離帶式輸送機(jī)可能要設(shè)多個(gè)轉(zhuǎn)彎點(diǎn)，受地形的限制，其轉(zhuǎn)彎半徑的取值也受到限制且不相等，甚至?xí)霈F(xiàn)高張力區(qū)只能匹配較小轉(zhuǎn)彎半徑的不利狀況，故須對(duì)長(zhǎng)距離平面轉(zhuǎn)彎輸送機(jī)每個(gè)轉(zhuǎn)彎點(diǎn)的各種工況進(jìn)行校核計(jì)算，并采取相應(yīng)的強(qiáng)制轉(zhuǎn)彎措施，以保證輸送機(jī)安全運(yùn)行。

長(zhǎng)距離；平面轉(zhuǎn)彎；帶式輸送機(jī)

輸送帶是柔性部件，驅(qū)動(dòng)載有物料的膠帶需要合適的張力，而一般普通直線帶式輸送機(jī)的張力是共線的，單元上的各力是平衡的，S形水平轉(zhuǎn)彎帶式輸送機(jī)彎曲段輸送帶單元兩端的張力方向有一夾角，輸送帶單元的合力不平衡，將產(chǎn)生一個(gè)向心力。設(shè)計(jì)目的是讓膠帶獲得出力所需的足夠張力，使物料平穩(wěn)輸送，最關(guān)鍵的是在各種工況下不產(chǎn)生“飄帶”現(xiàn)象。

1 平面轉(zhuǎn)彎帶式輸送機(jī)設(shè)計(jì)所采取的主要措施

1.1 基本措施

使托輥具有安裝支撐角Φ。圖1表示水平面內(nèi)膠帶轉(zhuǎn)彎示意圖，轉(zhuǎn)彎曲率半徑為R，每個(gè)托輥間距所對(duì)的圓心角為Δα，皮帶速為v，該方向與曲線切線方向一致;在這彎曲段，安裝支撐角是在曲線段讓托輥的內(nèi)側(cè)往輸送帶的運(yùn)行方向一側(cè)移動(dòng)，從而使托輥的軸線與曲線的法向方向形成一個(gè)偏轉(zhuǎn)的角度。該角度按實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)取Φ=0.5°。

圖1 托輥安裝支撐角示意圖

增大成槽角Φ0。增大成槽角可使膠帶具有居中自動(dòng)調(diào)節(jié)的功能，降低膠帶的跑偏程度，而且有利于物料的平衡，有利于物料輸送量的增大，利于輸送機(jī)以較小的轉(zhuǎn)彎半徑運(yùn)輸。槽角的大小選擇應(yīng)由帶式輸送機(jī)的轉(zhuǎn)彎半徑和轉(zhuǎn)彎處的膠帶張力決定，當(dāng)輸送機(jī)的轉(zhuǎn)彎半徑大且轉(zhuǎn)彎處的膠帶張力小時(shí)，可采用較小的槽角，反之，當(dāng)輸送機(jī)的轉(zhuǎn)彎半徑小且轉(zhuǎn)彎處的膠帶張力大時(shí)，應(yīng)采用較大的槽角。

1.2 附加措施

構(gòu)成內(nèi)曲線抬高角γ。設(shè)置該角目的是使轉(zhuǎn)彎處曲率半徑變小，有利于實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)彎的平穩(wěn)過渡。在轉(zhuǎn)彎段鋪設(shè)向外側(cè)傾斜的帶床，使輸送帶沿著帶床運(yùn)行，傾斜帶床通過抬高托輥曲線內(nèi)側(cè)來實(shí)現(xiàn);內(nèi)曲線被抬高后，在輸送帶和物料重力作用下，產(chǎn)生向外導(dǎo)向力，平衡向心力。γ越大轉(zhuǎn)彎半徑越小，過大會(huì)使物料往外側(cè)移動(dòng)而導(dǎo)致物料拋撒。抬高角一般γ≤5°為宜，一般取γ=3°～5°。

1.3 應(yīng)急措施

常用的應(yīng)急措施是設(shè)置側(cè)邊立輥，就是把立輥設(shè)置在輸送帶轉(zhuǎn)彎處的內(nèi)外側(cè)，用于對(duì)輸送帶跑偏程度進(jìn)行限制。當(dāng)輸送機(jī)轉(zhuǎn)彎處的膠帶張力較大，轉(zhuǎn)彎半徑過小，采用以上方法不足以滿足輸送機(jī)轉(zhuǎn)彎處力的平衡時(shí)，可通過設(shè)置擋輥和壓輥的措施強(qiáng)制實(shí)現(xiàn)輸送機(jī)的轉(zhuǎn)彎運(yùn)行。

2 轉(zhuǎn)彎段托輥技術(shù)要點(diǎn)

2.1 拉緊裝置的選擇

通常選擇重錘塔+液壓的拉緊形式，但此種拉緊形式對(duì)較長(zhǎng)的長(zhǎng)距離輸送機(jī)的適用性較差。我們選擇適應(yīng)性更好的拉緊形式，即垂直重錘拉緊 + 絞車?yán)o的復(fù)合拉緊裝置—— “拉緊小車 + 重力箱 +塔架 + 絞車”的方式。該復(fù)合拉緊裝置利用了垂直重錘拉緊動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度快和絞車?yán)o行程長(zhǎng)的特點(diǎn)，重錘箱為主要執(zhí)行元件，實(shí)現(xiàn)帶式輸送機(jī)起動(dòng)和運(yùn)行時(shí)的動(dòng)態(tài)拉緊，絞車為輔助執(zhí)行元件，在垂直重錘拉緊行程將要用盡時(shí)啟動(dòng)絞車收繩，將重錘箱提升到一定高度以提供足夠的拉緊行程。為了防止拉緊行程過長(zhǎng)膠帶下垂，采用移動(dòng)式托帶小車在拉緊車前方托膠帶。

2.2 轉(zhuǎn)彎段托輥組的設(shè)計(jì)、安裝

在進(jìn)行輸送機(jī)出力計(jì)算時(shí)，除考慮因轉(zhuǎn)彎產(chǎn)生附加彎曲阻力外，其張力及功率的計(jì)算、部件的配置(除轉(zhuǎn)彎段的托輥和架體外) 及啟制動(dòng)控制等均與直線長(zhǎng)距離帶式輸送機(jī)一致。在轉(zhuǎn)彎段及過渡段，上下托輥采用內(nèi)曲線可抬高結(jié)構(gòu)，布置間距比直線段稍密，一般情況下，轉(zhuǎn)彎半徑越小，間距越密；托輥具體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)隨轉(zhuǎn)彎半徑和轉(zhuǎn)彎處的張力值變化而有所不同，可視具體情況進(jìn)行計(jì)算校核；轉(zhuǎn)彎段的架體為同一圓心弧線結(jié)構(gòu)，也可設(shè)計(jì)成上下可調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)，即可直接在架體上進(jìn)行內(nèi)曲線抬高。

水平弧段承載槽形托輥組由三節(jié)托輥組成，槽角30～45°。托輥組靠近水平弧的弧心方向可抬高，最大可抬高10°以上，安裝時(shí)根據(jù)實(shí)際需要調(diào)整。

水平弧段回程V形托輥組安裝在中間架下方，與水平成15°角。托輥組靠近水平弧的弧心方向可抬高，最大可抬高5°以上，安裝時(shí)根據(jù)實(shí)際需要調(diào)整。

3 驅(qū)動(dòng)裝置選型

長(zhǎng)距離大型帶式輸送機(jī)驅(qū)動(dòng)電機(jī)容量大，設(shè)計(jì)上需要滿足帶式輸送機(jī)能負(fù)載啟動(dòng)的要求，同時(shí)為降低輸送帶強(qiáng)度，減少設(shè)備投資，通常采用多驅(qū)動(dòng)方案。在滿足設(shè)備整體工藝的前提下，驅(qū)動(dòng)裝置應(yīng)具有較高的傳動(dòng)效率，良好的可控性。

(1)異步電動(dòng)機(jī)+調(diào)速型液力耦合器+減速器 調(diào)速型液力耦合器的充油量可調(diào)。電動(dòng)機(jī)空載啟動(dòng)后，耦合器可穩(wěn)定增加充油量，但占地面積較大，啟動(dòng)速度曲線自動(dòng)控制功能較差，響應(yīng)速度慢，適用于對(duì)啟動(dòng)速度曲線要求不嚴(yán)格的帶式輸送機(jī)。

(2)變頻電動(dòng)機(jī)+變頻器+減速器此種驅(qū)動(dòng)裝置組合，是近幾年來發(fā)展起來的新的驅(qū)動(dòng)方案。可靠性更好，適應(yīng)性更強(qiáng)，維護(hù)更方便。以印度SASAN電廠14.22km長(zhǎng)膠帶為例，經(jīng)過多個(gè)方案比較分析，最終選擇采用6×1700kW頭部四驅(qū)和尾部?jī)沈?qū)的變頻驅(qū)動(dòng)方案。此驅(qū)動(dòng)裝置具有如下功能：1)無級(jí)調(diào)速；2)慢速無載調(diào)試功能，可0.5m/s左右頻繁起動(dòng)；3)使用系數(shù)大于電動(dòng)機(jī)功率的1.5倍并具有過載保護(hù)功能；4)具有良好的功率平衡功能(系數(shù)不低于0.97)；5)軟停車功能(0.05～0.1m/s);6)能夠?qū)崿F(xiàn)空載或滿載無沖擊起動(dòng)(起動(dòng)加速度≤0.05m/s2)。

隨著平面轉(zhuǎn)彎技術(shù)的日趨成熟，設(shè)計(jì)者應(yīng)根據(jù)輸送線路的具體情況和要求，正確運(yùn)用平面轉(zhuǎn)彎帶式輸送機(jī)理論知識(shí)，合理確定長(zhǎng)距離輸送機(jī)的轉(zhuǎn)彎輸送方案，確保設(shè)備安全可靠運(yùn)行。

[1] 宋偉剛.散狀物料帶式輸送機(jī)設(shè)計(jì)[M].沈陽(yáng)：東北大學(xué)出版社，2002：276-280

[2] 孫可文.帶式輸送機(jī)械的傳動(dòng)理論與設(shè)計(jì)計(jì)算[M].北京：煤炭工業(yè)出版社，1991