波狀擋邊帶式輸送機驅動功率計算研究

張元平，張 亮，劉云峰

(1.北方重工集團有限公司，遼寧 沈陽 110041；2.北京中冶設備研究設計總院有限公司，北京 100036；3.中國電子科技集團公司第三十三研究所，山西 太原 030004)

0 引言

波狀擋邊輸送機又名裙邊帶式輸送機，它兼有通用帶式輸送機結構簡單、運行可靠、維修方便等優點，更可大傾角輸送，且結構緊湊、占地少，近年我國煤炭行業正在向大提升高度、大輸送量的方向發展，使其應用更為廣泛。波狀擋邊帶式輸送機的提升最高可達200 m，輸送能力范圍寬，輸送量可達2 500 m3/h，帶寬一般為300 mm～2 400 mm。

1 波狀擋邊輸送機基本布置型式

波狀擋邊輸送機的擋邊帶由基帶、擋邊和隔板組成，基帶外觀與普通輸送帶相同，但橫向剛度更大；擋邊為波浪狀；隔板按其斷面的不同分為T型、TC型、TS型和TCS型。波狀擋邊輸送機的主要布置型式根據基帶折彎角度α的不同進行分類，主要布置示意圖見表1。

表1 波狀擋邊輸送機主要布置示意圖

不同類型的隔板適用于不同基帶折彎角度的波狀擋邊運輸機，T型適用于傾角α≤45°場合；TC型、TS型和TCS型適用于傾角α>45°，且物料流動性較好的場合。

2 波狀擋邊輸送機驅動功率計算

通常采用簡易計算法，根據GB/T 17119-1997《連續搬運設備 帶承載托輥的帶式輸送機 運行功率和張力的計算》的相關參數，直接計算波狀擋邊運輸機的最大拉力和電機功率。

2.1 阻力

傳動滾筒的圓周力Fu(N)由下式計算：

Fu=FH+Fst+Fs1.

(1)

其中：FH為主要阻力，N；Fst為提升阻力，N；Fs1為特種阻力，N。

由于波狀擋邊輸送機隔板的存在，若給料設置了受料漏斗，那么在故障停機的情況下，由于漏斗物料壓力分布的原因，初始載荷可能會幾倍于流動載荷，因此，必須考慮相應的特種阻力。

主要阻力FH的計算公式為：

FH=C·f·g·Lh·[qRO+qRU+(2qB+qG)cosδ].

(2)

其中：C為附加阻力系數，見表2；f為模擬摩擦因數，對于制造和安裝良好的輸送機取f=0.022～0.03，對于波狀擋邊輸送機建議取0.03；g為重力加速度，g=9.81 m/s2；Lh為波狀擋邊輸送機頭尾滾筒當量長度，m；qRO、qRU分別為上、下托輥轉動部分質量，kg/m，其值由帶寬和材料確定，見表3；qB為波狀擋邊輸送帶整帶每米質量，kg/m；qG為每米物料質量，kg/m；δ為膠帶機傾角，(゜)。

波狀擋邊輸送帶整帶每米質量由下式計算：

(3)

其中：qo為基帶每米質量，kg/m；qs和qt分別為擋邊每米質量和橫隔板每米質量，kg/m，見表4；Br為有效帶寬，m；ts為橫隔板間距，m。

波狀擋邊輸送機頭尾滾筒當量長度由下式計算：

(4)

其中：H為提升高度，m；L為波狀擋邊輸送機水平投影長度，m。

提升阻力由下式計算：

Fst=qG·g·H.

(5)

特種阻力由下式計算：

Fs1=M·sinθ·Qi.

(6)

其中：M為固定值，M=0.8；θ為物料的有效內摩擦角，(゜)；Qi為初裝物料時的垂直載荷，kN。

2.2 傳動滾筒軸功率

傳動滾筒軸功率PA(kW)由下式計算：

PA=Fu·v.

(7)

其中：v為帶速，m/s。

表2 附加阻力系數

表3 上、下托輥轉動部分質量

表4 S型擋邊及隔板質量

2.3 電機驅動功率

電機驅動功率Pm(kW)由下式計算：

Pm=k0·k·PA.

(8)

3 實例解析

原始參數如下：物料，煤；密度0.8 t/m3；輸送量240 t/h；波狀擋邊輸送機水平投影長度L=46 m；提升高度H=45.155 m；傾角δ=55°。

給定參數如下：帶寬B=1 000 mm；帶速v=1.6 m/s；每米物料重量qG=41.67 kg/m；輸送帶規格型號300 1000 EPT 7+24.5+3(S240 mm TC220-520-186)，計算模型見圖1。

3.1 阻力計算

參照HG/T4062-2008波狀擋邊輸送帶，基帶每米質量qo=21.073 kg/m，擋板每米質量qs=6.73 kg/m，橫隔板每米質量qt=10.6 kg/m，有效帶寬Br=0.520 m，橫隔板間距ts=0.186 m，根據式(3)可得：

波狀擋邊輸送帶實際可提升的高度H=45.155 m，波狀擋邊輸送機水平投影長L=46 m，根據式(4)可得：

每米物料質量qG=41.67 kg/m，取g=9.81 m/s2，根據式(5)可得：

Fst=qG·g·H=18 458.6 N.

已知f=0.03；g=9.81 m/s2；Lh=64.46 m；qG=41.67 kg/m；qB=64.17 kg/m；δ=55°。根據表2，取附加阻力系數C=2.15；根據表3，取qRO=15.2 kg/m、qRU=7.6 kg/m，由式(2)可計算得到主要阻力為：

FH=C·f·g·Lh·[qRO+qRU+
(2qB+qG)cosδ]=4 906.68 N.

已知固定值M=0.8，θ=21°，初裝物料時的垂直載荷Qi為16.7 kN，代入式(6)計算得：

Fs1=M·sinθ·Qi=4 765.8 N.

綜上可得：

Fu=FH+Fst+Fs1=28 131.08 N.

圖1 計算模型

3.2 傳動滾筒軸功率計算

已知帶速v=1.6 m/s，傳動滾筒所需圓周力Fu=28.131 kN，根據式(7)計算可得傳動滾筒軸功率為：

PA=Fu·v=45.01 kW.

3.3 電機驅動功率計算

Pm=k0·k·PA=1.3×1.5×45.01=87.77 kW.

因此，根據計算功率，選取90 kW驅動電機。

4 結語

本文以S型波狀擋邊輸送機驅動功率實例入手，講解了驅動功率計算方法，根據長期的實踐驗證，本文計算及各種系數的選取是可行的，對工程上的實際應用具有一定的參考價值。