输送机启动和停止时作用于胶带上的纵向张力

武世鹏 闫 浩

（北方重工集团有限公司，辽宁 沈阳 110027）

1 概述

本文考虑这两种启动扭矩准则（启动扭矩的大小于启动扭矩速度），并对这两种情况作出了分析。同时还应注意任何制动扭矩的大小和制动力扭矩的速度变化，无论是内部的还是外界因素，都能诱发高张力。对输送机所做的试验项目见图1。

图1 用于情况分析（1）中的输送机见图

该机技术参数如下：（1）水平输送带。（2）中心距为950m。（3）胶带：型号为1250，材质是聚氯乙烯纤维，宽度1200mm，设计载荷能力为1500t/h。

2 输送机的启动

带有直连式电机的恒量液力联轴节被用来启动和驱动输送机。如果假定输送机系统是一种扭矩不变的机器（即：需驱动胶带的扭矩在任何速度范围内都是不变的），并且假定其系统的惯性是一种实体（即：无胶带拉伸延长）。这样，输送机的启动可以很容易地进行模拟计算。无载带速曲线于哈里森最小的启动——停止张力曲线极为相似（但载荷胶带曲线于其相似处极小）。启动时间于带速成正比。但是，实际输送机扭矩力不是恒定的，胶带也不是刚性体。这些带速曲线图清楚表明确实存在着某种冲击波，带速的瞬间变化说明冲击波能使胶带产生高张力。

冲击波通过胶带的冲击速度Vs可按下列公式计算：

对无载胶带（运行速度较慢时）冲击波的速度是：

对有载胶带（运行速度较慢时）冲击波的速度是：

有载胶带以最大速度运行时，冲击速度较小是因为被运物料起了减振作用。这些冲击波的出现频率及大小归根结底取决于时间比tA/tu，而这种时间比则由驱动装置的扭矩力的变化的时间tA和低速运转时波动周期tu决定的。低速运转的波动周期tu是1.7秒并不能改变一它只取决于胶带类型和胶带长度。对任何特殊的输送机来说，冲击波的出现频率与冲击量的大小是由加速胶带运转的叠加扭矩力所需的时间tA决定的。因此，扭矩力加速胶带运转并达到最高速所需的时间越长，作用在该机冲击波的剧烈程度就越小。

2.1 有载胶带

下面是采用各种启动方法对有载胶带的实况分析。装有改进的联轴节，但仍然是同步电机供电。采用改进的联轴节，但是在驱动电机2和电机1中有3秒钟的延迟供电。在胶带加速过程中应注意检测驱动装置2的驱动电机，以便测量此时胶带张力和扭矩（电机达到全速时，胶带扭矩与电流的大小大致成正比例并且与胶带加速力成正比）。详细地比较两个联轴节连接的两台电动机同时供电时电流曲线。通过在各自图上增加一条衰减了的和谐和运动函数曲线，可看出在后半部曲线中，理论曲线与实测结果很相似。通过将计算曲线延伸到起始点（t=0秒），胶带上的振荡张力可进行预测。应注意最大振幅周期的不同之处。

2.2 无载胶带

带速曲线结果表明，在采用原联轴节时，存在着相似的冲击波，其快速启动时间为4.5秒。采用改进后的联轴节，并延时启动时间3秒时，冲击波几乎全部被消除，其启动时间已延长到8.5秒。电机的电流情况是很难说清楚的，可如果把胶带无载荷与有载时启动的峰值电流相比较，则清楚可见，有载时的启动张力比无载时启动张力大的多。

2.3 停机

虽然合张力在停机时不像在启动时那么危险，但是，停机时仍可引起胶带的振动。停机时，电机的电源被切断，扭矩为负值与当时胶带运行时的扭矩大小相等。切断电源时，传动扭矩的速度是很难测出的，因此即便切断全部电机电源仍存在着很大的惯性。有载胶带与无载胶带的启动扭矩。制动扭矩的理论速度及量值与胶带停止时的实测速度曲线的比较。然而，如果采用制动器停止输送机。显然，制动扭矩现在是200%，比启动扭矩要大，因此，在这种情况下，停车时的胶带驱动张力可能会比启动时大。

3 输送机的试验参数

中心距为3510m，头尾两滚筒高度差为40m。驱动系统：一级滚筒有2台驱动装置；二级滚筒有2台驱动装置。胶带：型号为 1250，材质是钢绳芯胶带ST850，宽度为1050mm，设计载荷能力是1500t/h。

3.1 启动输送机

4台驱动装置随时间间隔分级启动，有载胶带约在27秒内启动，其振动较小，只是在t=18秒时，能测到轻微的振动。无载胶带在13秒内启动，其振动较小，第四台驱动装置只是在输送机达到全速后才供电，这就降低了加速扭矩值（对无载胶带而言），因此延长了启动时间。

3.2 停机

有载胶带与无载胶带在停止输送机的速度相比，无载胶带的振动值要比有载胶带的大，但是比有载胶带停止时间短。这很可能是因为有载胶带和无载胶带的切断电流时的值是相等的，还因为胶带上被运物料对冲击波起了阻尼作用。停止无载胶带机需要36秒，则有载胶带需要52秒。冲击速度是：2x带中心距/波期。无载胶带：VSC=1526m/s。有载胶带：VS1=936m/s。

结语

对于低冲击波速的胶带而言，输送机系统出现的胶带高张力次数要比带有高冲击波速时次数多——速度越低，冲击波衰减的时间越长。无载荷纤维带的冲击波速是1060m/s，而无载和钢绳芯胶带的冲击波速是1526m/s通过认真选择输送机的启动系统，并考虑加速扭矩的速度与扭矩量值标准，就有可能减小胶带启动时间的高张力。为了降低停机时的胶带张力，就应保持输送机自由停止而不施加制动力，然而如果制动停止，驱动装置断电后，就要逐渐施以制动力停止输送机或留出适当的时间间隔。

[1]张国胜.大型可弯曲带式输送机静态设计理论研究[D].阜新：辽宁工程技术大学，2000.