S形夾帶輸送機研究

王云龍 馬小云 邱桃 吳祖科

摘 ? 要：文章介紹了夾帶輸送機發展歷程及原理、S形夾帶輸送機設計關鍵技術等，應用于天津盤山電廠小煤場至輸煤棧橋燃料倒運工程。

關鍵詞：大傾角;S形;夾帶機

1 ? ?夾帶輸送機簡介

夾帶輸送機國外又稱壓帶式輸送機，是一種大傾角垂直輸送設備。夾帶輸送機由國外引進而來，國內研究制作單位較少，鑒于夾帶輸送機獨特的優勢及市場需求，大唐環境產業集團股份有限公司對夾帶輸送機進行研究與探討，重點研究S形夾帶輸送機。目前，普通皮帶機傾角一般推薦7°～30°輸送物料，以達到比較經濟的效果。但特定的大傾角輸送物料一直是一項重大的研究課題，盡管有波紋擋邊帶式輸送機應用，但是存在撒料揚塵、清掃困難、結構復雜等諸多問題。面對地理環境復雜、空間受限、又需要大傾角密閉輸送時，迫切希望有輸送設備能滿足需求，此時夾帶輸送機理念應運而生[1]。

2 ? ?夾帶輸送機發展歷程

1971年，英國Simon Carves公司研制了第一臺商業化的夾帶式輸送機用于港口的裝卸船。1997年7月，美國DOS Santos國際公司成立，推出了蛇形夾帶式膠帶輸送機系統（Snake Sandwich High Angle Conveyor System），這種蛇形夾帶式膠帶輸送機大多應用于露天礦山的物料運輸。由此，夾帶輸送機經歷了十幾代更新。

3 ? ?夾帶機基本結構及原理

夾帶輸送機是用由兩條面面相對的輸送帶（承載帶、覆蓋帶）夾著物料密封輸送的大傾角輸送機[2]。

該類型夾帶機的基本原理是利用同向、同步運行的膠帶夾持物料向上提升。常見布置方式一般采用Z形和C形（見圖1），夾帶機斷面如圖2所示。

4 ? ?S形夾帶機布置

C形、Z形夾帶機，關鍵技術都需要施加背壓裝置，才能讓兩膠帶壓緊正常輸送物料。目前國內背壓技術常用的有直接背壓，如彈性壓輥背壓、平托輥機械式背壓、兜輥機械式背壓、氣壓背壓;間接背壓，如拉鏈式、邊輥壓緊式、覆蓋帶張緊等。這幾種背壓方式都是采用機械結構，對覆蓋帶進行壓緊，背壓效果不是太理想，因此設想能否不采用這種機械背壓結構而達到兩膠帶貼合緊密的效果，由此設計了S形夾帶機，在兩相切圓弧半徑將兩膠帶緊密貼合在一起，依靠膠帶自身摩擦張力同步運行。這種帶式輸送機除了具有結構簡單、運行可靠、維修方便的特點，還有大傾角、結構緊湊、占地少的優勢[3]。

5 ? ?S形夾帶機關鍵技術

S形夾帶機的研制，可參考通用帶式輸送機的設計原理和零部件，這里不再贅述。下面重點介紹相關關鍵技術。

5.1 ?合理確定最佳S形半徑

S形夾帶機半徑的選擇是此類夾帶機關鍵技術之一。夾帶機S段起始就是凸曲線變坡。由于膠帶成槽型，所以側邊帶在橫截面上的拉伸應力是不均勻的。此外，由于凸弧的存在，托輥承受了由于膠帶張力的作用而產生的附加壓力，因此，在確定夾帶機S段曲率半徑時必須考慮如下3個因素[4]：

（1）膠帶側邊拉應力不超過給定值。

（2）不致因側邊膠帶張力的作用而導致膠帶中軸線處膠帶隆起的現象。

（3）不致造成托輥軸承壽命的縮短（選擇托輥輥子的型號時考慮）。

5.2 ?S形夾帶機功率計算

夾帶機功率計算和普通皮帶機類似，主要是通過計算阻力求得。分別計算承載帶和覆蓋帶阻力，重合段的阻力計算采用承載段與覆蓋帶各自分開計算，分開段的運行阻力屬于各自部分的驅動阻力。

（1）物料阻力：整個下S段以及上S段水平夾角50度點以上部分的物料阻力屬于承載帶的驅動阻力，上S段最低點至水平夾角50度點以下部分的物料阻力屬于覆蓋帶的驅動阻力。

（2）膠帶阻力：膠帶的運行阻力屬于各自的驅動阻力。

（3）托輥阻力：整個下S段的托輥阻力屬于覆蓋帶的驅動阻力;整個上S段的托輥阻力屬于承載帶的驅動阻力。

（4）曲線段阻力：整個下S段的曲線段阻力屬于覆蓋帶的驅動阻力;整個上S段的曲線段阻力屬于承載帶的驅動阻力。

5.3 ?S形夾帶機曲線中間過渡段的設計

S形夾帶機的上下兩段曲線的是反方向的，將會導致槽型膠帶在曲線中間過渡段產生膠帶由槽形逐漸變平，再由平形漸變為槽形的現象，最終導致此段覆蓋帶與承載帶之間出現縫隙，從而導致灑灰或撒料。

針對這種情況在曲線中間過渡段設計、安裝一種可調式恒背壓裝置（可調式導引壓輥組）。此裝置采用可調壓力彈簧進行恒背壓壓緊并有73 mm左右的滑動量，壓緊力調節范圍是145～360 N;采用兩個長軸套進行導向，采用安裝有兩個滾輪的可調式導引壓輥組支撐架抵消導引壓輥組重力引起的切向分力;而且其邊托輥槽角有4檔，調節范圍為8.9°～19.9°，現場可根據膠帶的壓緊及接觸情況調節其槽角。此裝置能很好地解決S曲線過渡段灑灰或撒料的問題。

5.4 ?S形夾帶機曲線段的防跑偏設計

為防止S形夾帶機曲線段的膠帶跑偏，需在上下S曲線段各設置兩組反壓防偏托輥組。

反壓防偏托輥組現場安裝在中間架上，兩只反壓輥子采用栓接，并可以使上下可調位置保持在±15 mm，槽角可調范圍為23°～26.5°，可以很好地適應膠帶的位置，起到良好的防跑偏效果。

5.5 ?S形夾帶機專用膠帶的設計

為保證S形夾帶機S形曲線段各處承載帶和覆蓋帶始終如一地貼合在一起，保證承載帶和覆蓋帶對煤和細煤灰的密封效果，特對S形夾帶機的膠帶專門進行設計。除保證普通聚酯帆布膠帶的力學和物理性能外，在兩條膠帶的承載面上硫化4條5 mm寬、5～10 mm高的密封條，兩邊各兩條。

為保證S形夾帶機兩條專用膠帶的一致性和通用性，安裝時將承載帶和覆蓋帶橫向錯開安裝。兩個邊側各形成兩條迷宮密封，防止上下膠帶貼合不是特別緊密的地方漏灰漏煤。

6 ? ?天津盤山電廠S形夾帶機的應用

天津盤山電廠為優化各儲煤場能力，提出各煤場間串聯要求，為減少汽車廠內倒運帶來的環境污染和高能耗，同時，考慮現場環境條件（不影響儲煤能力、煤場間間隔消防通通行），需設能90°垂直提升的夾帶輸送機。初期考慮小煤場與原輸煤系統搭接的一路，該路夾帶輸送機起點位于電廠內小煤場一角，終點為廠內原輸煤廊道2號轉運站，卸料至已建皮帶機C3B皮帶機上，直線距離約30 m，提升高度約13 m。方案布置如圖3所示。

夾帶機參數如下：

額定輸送量Q=500 t/h;輸送物料煤;帶寬1 200 mm;帶速V=0～3.15 m/s;水平機長L=15 m;提升高度H=13 m;最大傾角β=90°;電機功率N=45+45 kw（承載帶、覆蓋帶各一）。

7 ? ?結語

夾帶輸送機能適應大傾角散狀物料輸送，在諸多形式夾帶機中S形夾帶機更簡單可靠、經濟實用。文章對S形夾帶機結構、工作原理、關鍵技術進行了分析研究并應用于盤山電廠，為同行設計者及有類似需求使用者提供參考資料。由于國內研究夾帶機單位比較少，還需更多同行共同推進，許多方面需要不斷地探索和完善，本文不當之處，敬請指正。

[參考文獻]

[1]孫可文.帶式輸送機的傳動理論與設計計算[M].北京：煤炭工業出版社，1991.

[2]SANTOS J A，羅東浩.有廣闊前途的高傾角壓帶式輸送機[J].起重運輸機械，1988（6）：46-51.

[3]成一之.礦用大傾角壓帶式輸送機的幾個關鍵技術[J].起重運輸機械，1990（6）：13-14.

[4]張志威，薛強.壓帶式輸送機設計計算[J].起重運輸機械，2011（8）：51-54.

Abstract：This paper introduces the development course and principle of the belt conveyor， and the key technology of s-shaped belt conveyor design， which is applied in the fuel reverse transportation project from the small coal yard to the coal trestle-bridge in Panshan Power Plant， Tianjin.

Key words：large angle; S type; entrainer