制动过程中阻尼托辊对输送带张力的影响

冯文涛

(中国平煤神马股份有限公司 十三矿，河南 平顶山 467000)

一 输送带的基本特性分析

输送带是带式输送机上最为重要的组成部分之一，输送带的成本约占整个输送机成本的40-55%左右。通常情况下，在大型的带式输送机中，输送带多数采用的都是钢丝绳芯，即以钢丝绳作为输送带的带芯，然后外加覆盖胶制成。覆盖胶的材质一般以塑料和橡胶为主，这两种材料具有非常明显的粘弹性，因而其对输送带的动特性有着十分明显的影响。近年来，随着科学技术的不断发展和进步，使输送机的输送距离进一步增长，输送量也较之以往有所增大，若是仍将输送带作为弹性体或是刚体进行分析的话，计算结果势必会与实际产生情况存在一定的差异。为此，必须考虑覆盖层材料对输送带整体性能方面的影响，同时，在输送带制动过程中，阻尼托辊也在一定程度上对输送带张力有所影响，这些都是影响输送机性能的主要因素。

二 制动过程中阻尼托辊对输送带张力的影响研究

(一)输送带最小张力的基本条件分析

当带式输送机处于正常工况下时，输送带所需要的张力应当满足以下两个条件：其一，输送带张力无论在任何负载条件下，作用到滚筒上的圆周力会通过摩擦并传递到输送带上，输送带与滚筒之间必须确保不会出现打滑的现象;其二，作用在输送带的张力必须足够大，这样才能使输送带在两组承载的阻尼托辊之间始终保持垂直度小于设定值，从而导引输送带正常运转，并降低输送带的运行阻力。

(二)阻尼托辊对输送带张力的影响

目前，大部分矿用带式输送机采用的都是单点制动，简单来讲，就是一条输送带只有一个制动装置控制启停，而阻尼托辊采用的则是多点制动。与阻尼板相比，阻尼托辊具有有效优势：其一，托辊与输送带之间属于滚动式摩擦，这对输送带的磨损要远远低于阻尼板，能够有效延长输送带的使用寿命;其二，阻尼托辊不仅兼具普通托辊的全部功能，而且更容易安装和维护;其三，阻尼托辊可以实现自动化控制，阻力调节更加方便;其四，阻尼板在与输送带摩擦时容易产生火花，一旦遇到瓦斯涌出很可能引起爆炸，而阻尼托辊与输送带的摩擦被完全封闭在滚筒当中，有利于防爆。正是因为阻尼托辊所具有的这些优点，使其被广泛应用于带式输送机上。然而，在实际应用中发现，制动过程中，阻尼托辊对输送带张力会造成一定影响，下面对此进行详细分析。

1.建模。输送带属于一种相对较为复杂的变形柔性体，相对于输送带而言，托辊的刚度较大、变形较小，同时输送带与滚筒、托辊和机架的接触也比较复杂，为了便于分析，在建模时需要进行一些假设和简化，具体内容如下：其一，建模过程中，除输送带之外其余所有部件均做刚体处理;其二，由于机架本身处于静止状态，故此不对其进行建模，而托辊则为直接固定;其三，将整个制动系统简化为一个滚筒，并在该滚筒上直接加载制动力矩;其四，因为输送带的实际运行状况比较复杂，所以将其简化为平带;其五，输送带上的所有物料作均匀化处理，建模时只考虑物料的实际重量，不考虑其他因素，同时将物料重力加载到输送带上;其六，输送机的机头与机尾平行，输送带无倾角。通过以上假定和简化后，采用多体动力学分析软件(Recur Dyn)进行建模，具体过程如下：

第一步：启动软件，并将模型命名为belt，同时将重力方向设置为-Z;第二步：在子系统当中选取belt并点击Roller命令，构建滚筒和托辊模型，并在对话框中设置滚筒和托辊尺寸以及阻尼系数(阻尼系数需要设置两个，一个是普通托辊的，另一个是阻尼托辊的)，随后在motion一栏中勾选Include motion，这样便可以进行制动设置;第三步：在belt中选取平带并对输送带进行建模;第四步：建立约束。滚筒、托辊与地面固定，并与轴建立转动副;第五步：设置约束力及接触摩擦。滚筒及托辊与轴设置接触为Cylindere To Cylinder。以上设置完毕以后，单击模型树并调取Properties，对阻尼系数以及摩擦因数进行设置;第六步：布设传感器并设置输送带的初始运行速度，同时进行仿真计算。

建模所用的数据如表1所示。

表1 建模过程中所用的主要数据

2.结果分析。经过软件分析计算后得出如下结果：①在制动过程中，输送带最大张力是在制动开始之后才出现的，并没有出现在制动开始之初;②阻尼托辊的应用可以有效减少制动时间;③在处于最大张力时，采用阻尼托辊要比普通托辊时的输送带张力降低将近20%左右。

［1］毛华晋.带式输送机输送带的动态仿真及驱动滚筒的有限元分析［D］.太原理工大学.2011(5).

［2］高艳.煤矿顺槽长距离带式输送机驱动技术的研究［A］.2012全国散料装卸输送高峰论坛暨新技术、新设备交流研讨会论文集［C］.2012(5).

［3］吕继明.橡胶面整芯阻燃输送带覆盖层与芯层间粘合强度的影响因素分析［D］.武汉工程大学.2012(4)