骏泰纸浆厂 402#胶带输送机设计

刘新华

(泰格林纸集团有限公司,湖南岳阳,414002)

骏泰纸浆厂 402#胶带输送机设计

刘新华

(泰格林纸集团有限公司,湖南岳阳,414002)

总结了骏泰纸浆厂备木系统中高架长距离胶带输送机的设计情况以及良好的使用效果,并对其中的主要部件如传动装置、张紧装置、胶带桁架廊进行了介绍。

高架长距离胶带输送机;传动装置;张紧装置;胶带桁架廊

泰格林纸集团旗下的骏泰纸浆厂,是一个现代化大型浆厂,从安德里兹公司引进具有世界先进水平的技术与设备、年产 40万 t漂白硫酸盐木浆。浆厂每年需要大量的原木和商品木片,因此备木系统中原木与木片堆场的范围很大。为使浆厂在整体工艺布局上更加合理和道路通畅,备木系统中的大量木片和粉碎树皮及筛后细木屑都采用高架长距离胶带输送机系统来完成输送。而其中较为典型及技术涉及面较多的是 402#胶带输送机,它露天架空高度21 m,在承接了所有粉碎树皮和筛后细木屑输送460 m后,将物料送入树皮仓前的胶带输送机,是一条具有较高综合技术含量并且非常重要的高架长距离胶带输送机。在设计该胶带输送机过程中,通过全面分析它的工艺参数、安装特点、使用要求和防雨及电缆铺设等工况后,对其主要部件进行了综合优化设计。这条高架长距离胶带输送机自2008年 5月投入生产以来,运行平稳,效果良好。本文将对 402#胶带输送机中的主要部件如传动装置、张紧装置、胶带桁架廊进行介绍,以供同行参考。

1 402#胶带输送机在备木系统中的作用

骏泰纸浆厂备木系统主体设备从安德里兹公司引进,其中输送系统所配套的大量胶带输送机作为非标设备由国内设计制造。402#胶带输送机的作用是承担来自以下 3方面的物料输送:①由剥皮鼓出来并经粉碎机粉碎后的树皮;②由火车送来的外购木片经筛选后筛出的细木屑;③由削片机生产的木片经筛选后筛出的细木屑。

2 402#胶带输送机主要工艺参数

402#胶带输送机的主要工艺参数为:输送物料:粉碎后树皮及筛后细木屑;物料密度:0.4 t/m3;输送量:76 t/h;带宽:1 m;胶带倾角:0/5°;带速:1.25 m/s;托辊倾角:45°;水平长度:460 m;提升高度:10.22 m;架空高度:21 m;运行方式:连续。

除上述参数外,胶带输送机为高架露天安装,需统筹考虑设计具有综合功能的桁架廊。

3 传动装置的设计

在综合分析402#胶带输送机的工艺参数、安装特点、使用要求和防雨及电缆铺设等工况因素的基础上,对传动装置的结构形式进行了多种方案对比,最终优化确定为紧凑型且不需用三角胶带的传动装置。传动装置主要部件包括电机、弹性膜片联轴器、硬齿面圆锥圆柱齿轮空心轴减速器、传动滚筒、浮动支座,见图1所示。

图1 传动装置布置示意图

3.1 电机功率计算与修正

402#胶带输送机是在电机驱动下经减速器和传动滚筒带动而使胶带输送机工作运行。理论上传动滚筒所需的传动轴功率 PA为传动滚筒圆周驱动力 FU与输送带带速 V (m/s)的乘积,即:

式中,FU为带式输送机所有阻力之和,kN;FU的具体计算可参阅带式输送机选型设计手册。

电机所需功率 PM=PA/η1

式中,η1=0.78～0.95

一般按上述理论公式计算出的电机功率是比较小的,也是一种理想的状况。但在实际使用过程中,胶带输送机电机功率的最终确定还受到另外一些不确定因素的影响,必须加以全面考虑和修正才能确定。其中影响较大且容易疏忽的几个因素如下:

(1)当胶带输送机长度较长,托辊数量较多时,由于润滑不良等原因而导致有些托辊运转不太灵活,从而增加了传动阻力;

(2)当突发事故而紧急停机或突然停电而停机时,整个胶带上充满物料,重新启动时瞬间负荷陡增,其传动阻力将大大增加;

(3)当夏天温度升高并在满负荷连续运转工况下,对电机功率容量要有一定的安全系数。

根据上述因素并结合以往胶带输送机的设计和实际运行情况来看,胶带输送机的电机功率可取理论计算功率的 1.5～3倍。这种设计思路已在岳纸股份公司 20万 t/a项目中的备料高架胶带输送机设计中运用并获得了成功。以此为成功经验,并考虑到 402#胶带输送机输送距离更长、转动点更多、张紧力更大等因素,最终为 402#胶带输送机确定了电机功率取值,从现在电机正常运行的情况来看是非常合适的。

3.2 弹性膜片联轴器

弹性膜片联轴器是目前使用广泛的一种新型标准联轴器,它全部由钢质材料组成,传递扭矩大,使用寿命长,维护工作量极少。其中的钢质弹性膜片在传递扭矩的同时具有补偿两轴同心度偏差的作用,因此在胶带输送机传动装置中选用弹性膜片联轴器是一种比较好的选择。

3.3 减速器选型

减速器的选型首先必须根据胶带输送机的负荷状况、环境温度及在工艺流程中的重要程度等来确定其质量要求,然后再确定各参数并最终选定减速器型号。

402#胶带输送机属高架长距离输送设备,负荷较大且为连续工作制,环境温度为 -5～40°C,因此可认为是重要的生产设备,故需选用质量好的品牌减速器,如 SE W和弗兰德等。对于一般负荷的普通设备可选用泰兴、泰隆等国产品牌减速器,以节约设备投资。

在确定了减速器的品牌之后,根据胶带输送机电机转速和传动滚筒转速就可算出减速器的速比,并在减速器的资料手册中查到合适的承载能力、输出转速、使用系数、装配形式等。参数选择过程中可以多次进行相应调整,以期达到综合的技术要求。另外还要核算减速器工作时的热平衡许用功率要低于减速器的热功率,以确保减速器安全运行。

对于高架长距离胶带输送机来说,减速器的结构形式要选择紧凑型的,如硬齿面圆锥圆柱齿轮空心轴减速器。这种减速器的输入轴与输出空心轴孔成水平90°,因而可用其输出空心轴孔将减速器直接装配在传动滚筒轴头上,这样就不需要联轴器,并节省电机布置空间,从而降低头部桁架的宽度,节约材料和制造安装费用。

3.4 传动滚筒的确定

传动滚筒的直径和转速必须符合胶带输送机的工艺线速。但在电机用联轴器与减速器输入轴直接联接以及减速器直接装配在传动滚筒轴头上的这种结构形式下,电机的转速 (不采用变频调速)和减速器的速比及输出转速已定,这时标准传动滚筒的直径可能不符合胶带输送机线速的要求,因此直径就要经核算修改成非标直径,并且传动滚筒的轴头尺寸设计也必须符合减速器输出空心轴的要求,同时需绘制结构尺寸及轴头尺寸简图供订货用。

另外值得注意的一点是,为使传动装置稳定有效地带动胶带运行,长距离胶带输送机的传动滚筒(表面铸菱形胶)由胶带包绕的包角要大于 180°,这在改向滚筒布置设计时要特别注意。

3.5 浮动支架

由于减速器以输出空心轴直接装配在传动滚筒轴头上,当传动滚筒运转时,减速器将随传动滚筒轴的挠度转角作微量摆动。为在运行中适应这种微量摆动,减速器和电机必须安装在一个浮动支架上,这个浮动支架在安装电机一端的下面设有弹性铰联支座。在实际运行中,电机、减速器和浮动支架组成一个整体并以弹性铰联支座为弹性铰链点而作相应微量摆动,从而实现传动装置的驱动功能。

4 张紧装置的确定

张紧装置的作用是根据胶带输送机所要求的张力配置相应重量的张紧重锤,从而使传动滚筒由胶带包绕的包角区间产生足够的摩擦扭矩并带动胶带克服阻力运行。对于长距离胶带输送机来说,一般有两种形式的张紧装置可供选择。一是垂直张紧装置,二是车式拉紧装置。由于本胶带输送机尾部空间受到其他因素的限制,因此只能选用垂直张紧装置。

垂直张紧装置安装的位置一般尽可能靠近胶带输送机传动滚筒的区域布置,这样有利于充分发挥张紧装置的即时张力效应,减少胶带运行中的跳动对张力衡定的影响。本胶带输送机的垂直张紧装置距传动滚筒 12 m,安装处高度为 18 m,理论张力约 2 t,张紧行程约 8 m,属高架布置,因此张紧装置架的运行稳定性很重要。为了解决这一问题,几经方案选择与优化,决定采用一个一定高度且坚固的混凝土平台作基础,再设计一套具有很好稳定性的张紧装置架,这样就很好地解决了高架垂直张紧装置设计的问题。另外为防止胶带断裂时重锤箱掉下对混凝土平台的直接冲击,需在混凝土平台上设置缓冲装置。

5 胶带桁架廊及其高架支撑的确定

高架长距离胶带输送机的整体构架是由桁架廊及其下面的高架支撑组成的一个稳固整体,胶带输送机就安装在桁架廊里。在目前国内大型造纸厂中,原料制备后都经高架胶带输送机输送,但整体构架形式却各不相同,功能各有千秋,没有统一的模式和标准。然而桁架廊及其高架支撑在高架长距离胶带输送机中是一个具有综合功能的重要组成部分,因为它关系到胶带输送机运行的平稳,操作与维护是否方便,还要考虑电缆布置与防雨、防腐以及安全环保等问题。因此在分析国内各厂家类似胶带输送机的整体构架优缺点的基础上,结合本胶带输送机的具体情况,综合创新确定了具有完善功能的整体构架。即桁架廊设计制成整体框架结构,其内除安装胶带输送机外还附设有电缆支撑架、人行操作通道;其顶面用彩板防雨;而两侧面也设有一定高度的挡雨彩板;底面封闭以防器物掉下伤人及保持运输通道卫生;这个桁架廊作为一个整体支撑在简洁牢固的高架支撑上。其局部剖面示意图见图2。

图2 桁架及皮带廊断面示意图

桁架廊主体结构由方钢和槽钢、角钢、钢板等焊接而成;而高架支撑可用钢管或卷焊管加钢板制作,并安装在有预埋螺栓的预制水泥墩上,最后进行二次浇灌。桁架钢构制作前需由有相应资质的设计单位,根据胶带输送机的载荷分布与大小、包括风力载荷以及桁架的宽度、跨距等进行严格的构件受力分析和计算,并设计成规范的施工图,而制造厂家根据施工图制作与安装。

6 结 语

主要介绍了 402#胶带输送机中的主要部件如传动装置、张紧装置、桁架廊的选型与设计,而对于胶带输送机的其他部件如上托辊、下托辊、中间架、清扫装置等可根据DTⅡ型固定式带式输送机设计选用手册选用。这条高架长距离胶带输送机自 2008年 5月投入生产以来,运行平稳,效果良好,为充分利用大量树皮碎屑燃烧发电,生产绿色能源发挥了重要作用;同时其成功经验也将为造纸企业这类非标设备的设计提供有益的技术参考。

[1] 机械工业部北京起重运输机械研究所.DTⅡ型固定式带式输送机设计选用手册[M].北京:冶金工业出版社,1994.

[2] 成大先.机械设计手册 [M].3版.北京:化学工业出版社,1994.

Brief Introduction of the Design of 402#Belt Conveyor in Junta i PaperM ill

L IU Xin-hua
(Technology Centre of Tiger Forest Paper Group Co.,Ltd.,Yueyang,Hu'nan Province,414002)

Design and running of the overhead long distance belt conveyor used inwoodyard of Juntai PaperMill,themain components of the conveyor such as the driving system,tensing system and truss bridge are introduced in this paper.

overhead long distance belt conveyor;driving system;tensing system;truss bridge

TS73

B

0254-508X(2010)01-0067-03

刘新华先生,高级工程师;主要从事制浆造纸机械设备的技术改造及创新设计工作。

(E-mail:aaallluuuaaa@163.com)

2009-08-21(修改稿)

(责任编辑:常 青)