【机械类文献翻译】高速带式输送机的设计

附件A

高速带式输送机的设计

G.Lodewijks，荷兰

摘要

本文主要探讨高速带式输送机设计方面的问题。带式输送机的输送量取决于输送带的速度、传送带宽度和托辊槽形角。然而输送带速度的选择又受到各种实际条件的限制，在本文有这方面的讨论。输送带速度也影响传送带的性能，例如它的能源消耗和它连续运行的稳定性。一种计算输送带的能源消耗的方法就是通过考虑运输过程中的各种能量损耗来进行估算的。输送带速度的不同使得安全系数的要求也各不相同，这也影响输送带所要求的强度。一种新的计算输送带速度对安全系数的影响的方法在本文中被介绍。最后，输送带速度的冲击对各组成部分的选择和对中转站设计的影响也在本文中被讨论。1概述

过去的研究已经证实使用窄带输送机的经济可行性，输送带的速度变快要求输送带的宽度随之变宽，低速输送机适于长距离输送。例如图[1]-[5]。现在，传送带以8m/s的速度运行是没有问题的。无论怎样，输送带速度在10m/s到20m/s在技术上是(动态地)可行的，并且也许在经济上也是可行的。本文将输送带速度在10和20m/s之间的定义为高速。输送带速度在10m/s之下的定义为低速。使用高速输送带的目的并不在于它本身。如果使用高速输送带不是经济上有利，或则，如果安全和可靠的操作没有保证的，那么就应该选择低速输送带。

输送带速度的选择是总的设计过程的一部分。静态或稳定的设计方法决定了带式输送机的优化设计。在这些设计方法中输送带被认为是刚性的，静止的。这增加了输送机稳定运行的质量和也决定了带式输送机各零部件的尺寸。稳定操作包括传送带稳定运行时的张力、相对各种物料载荷的能量消耗和相关的工作环境情况。应该体会到找到最优的设计不是一次性的努力，而是一个反复的过程[6]。

优化设计，开始于优化的决心，终于符合要求的确定的控制算法和组成输送机的各零部件确定的位置和尺寸的大小，例如驱动，闸和飞轮，可由动态设计方法确定。在这些设计方法中，也涉及动态分析，输送带可看作是一个三维的弹性体。三维波动理论被用来研究大的局部受力传输的时间和沿输送带的干扰传输的位移[7]。在这种理论中，输送带被

划分成一系列的有限元。有限元一体化为有弹性的弹簧和块。有限元素的结构性特征能代表输送带的流变特征。动态分析产生在动态操作时输送带产生的张力和能量消耗，例如在带式输送机启动和制动时。

本文主要讨论高速输送机的设计，特别是使用高速输送带对输送带在能源消耗和安全系数要求方面的影响。使用高速输送带也要求输送机的各零部件有高可靠性，例如托辊组应达到所要求的使用寿命。高速带式输送机设计的另一个重要方面是高效率的装料和卸载的合理安排。这些方面在本文中将被简单地讨论。

2带速

2.1传送带速度选择

整体皮带输送机的最低成本在传送带宽度0.6到1.0m的系列范围内[2]。所要求的输送量可以在这个传送带宽度范围中选择和也可以选择符合输送量要求的任何必要的输送带速度。图1例子显示了传送带速度和传送带宽度的组合所达到的具体输送机的输送量。在本例中假设，物料的容积密度是850kg/m3(煤炭)，并且槽形托辊的槽角和附加角分别。

为35°和20°

然而传送带速度选择又被实际工作环境限制。第一个方面是传送带的可成槽性，在图1没有给出与输送带强度(规定值)的联系，这部分取决于输送机的长度和海拔。为使送带的可成槽性被保证必须选择传送带宽度和强度。如果输送带没有充足的可成槽性就不会有适当地运行轨迹。这导致传送带连续运行的不稳定，特别是高速传送带，这是不允许的。通常，传送带制造者期待输送机空载时，40%传送带宽度上进行着直线运行，并且与承载托辊的正常接触。

第二方面是空气在传送带上相对疏松固体物料的速度（空气相对速度)。如果相对空速超出某些极限后灰尘将产生重要影响。这特别是对矿井产生了潜在问题影响，因为矿井为了通气存在向下气流。空速的相对极限取决于四周情况和粒状材料特征。

第三个方面是带式输送机系统引起的噪声。随着传送带速度的增加，噪声级别也通常增加。在住宅区噪声级限于65dB。虽然噪声级受输送机的支持结构和输送机的覆盖层

2

的设计的影响很大，这也是选择输送带速度的一个限制因素。

2.2输送带速度变化

带式输送机系统的能量消耗随传送带速度的变化而变化，这将在第3部分中论述。为了节省能量，传送带速度应调整与供料点的粒状物料特性匹配。如果传送带正在满载运行，那么它应该运行在高(设计)速度。传送带速度可以在物质(容量)输入点进行调整。这将维持传送带在带槽内的连续装填和在传送带的连续的粒状材料的装载。传送带带槽在恒定的装填时产生一个最优的装货比率，并且每个输送物料单元被期望消耗能源量最低。比较各种传送带速度不同的输送机能源消耗相差将近10%[8]。

与提供的各种粒状物料流的相对应的不同的传送带速度有以下好处：

•在装载区的传送带有较少的磨损

•更低噪声辐射

•通过减少输送带的张力，可以避免传送带在凹面曲线的传送带的提升，也可以改善输送带的定位

不足包括：

•驱动和制动系统的可控性的投资成本

•伴随传送带速度变化的放电抛物线的变化

•在一个输送机系统中控制系统要求控制输送机各个输送部分

•恒定的高速传送带的预紧力

•在托辊的上恒定的大粒状物料装载

一个预先节能的分析将决定设计安装更加昂贵，更加复杂的输送机系统是否值得。3能源消耗

客户可能要求输送机系统的能源消耗的规格，例如定量限制最大值kW-hr或ton/km，在计划的线路上满足运输疏松固体物料的设计要求。对于长距离运输系统，能源消耗主要取决于托辊工作时所克服的压力的抵抗力[9]。这传送带抵抗力，依据经验是由于托辊上的胶带覆盖层的黏弹性(被延迟的时间)在受压时产生的。对于厂内的带式输送机，在受载区域运行时所受侧抵抗也影响的能源消耗。侧抵抗包括发生在输入点物料加速度的抵抗和在滑道的侧面上的摩擦和抵抗。

皮带输送机的必需的推进力取决于总摩擦阻力和总物质提升力的总和。摩擦阻力包括滞后损失，它可以认为作为黏摩擦(与速度有关)的组成部分。，但它不能在最大推动力