带式输送机头部漏斗、溜槽的设计

谢 添 张 健

（北方重工集团有限公司输送设备分公司，辽宁 沈阳 110027）

1 概述

带式输送机有多种卸料方式，采用头部漏斗卸料是最常有的卸料方式。物料由头部漏斗并经过溜槽、导料靴等的转向和缓冲，最后卸到后续设备或输送机上。溜槽担负着输送、密封、调节工艺流程以及使输送物料在输送机上合理分布，避免偏载等重要作用。如果溜槽设计不合理，就会引起输送物料堵塞、粉尘多、噪音大、溜槽寿命短，甚至可能使有些机械设备运转不正常等严重后果。我们设计人员在设计塞内加尔项目头部漏斗、溜槽时进行了详细的分析计算，尤其采用了带弧形调节挡板这一新型结构的头部漏斗，在导料槽上部设置了导料靴，起到了一定的缓冲作用，减少物料冲击对胶带的损伤。

2 头部漏斗的设计

带调节挡板的头部漏斗，可以通过改变调节挡板的角度或更换其悬挂位置调整落料中心，调节挡板对冲击还可以起到一定缓冲作用，进而延长头部漏斗的使用寿命。有几个悬挂位置，并可用操纵杆手动调节其角度。带料试车时，根据带速以及料流是否对中和顺畅等情况，调节其角度或更换位置，并最终予以固定。

基于以上特点，我们设计人员设计时采用了带调节挡板的头部漏斗。

但传统结构头部漏斗的调节挡板采用平面形状，如果输送物料粒度大并且带速高，物料对调节挡板的冲击力会非常大，如果挡板离头部滚筒过近，反弹的物料有可能打到滚筒，此时对漏斗和滚筒都会造成一定的损害。为了减小物料冲击，挡板离头部滚筒距离需要加长，头部漏斗也随之要加大，无形中成本会提高。所以，我们在绘制物料抛料轨迹的基础上，将调节挡板设计成了弧形，可有效解决以上问题。

图1

2.1 弧形调节挡板的原理和特点

头部漏斗采用弧形调节挡板，将物料与挡板的冲击部分转变为与挡板的摩擦，从而减小了冲击力，物料反弹打到滚筒的概率大大降低，不用为减小冲击力而加大漏斗尺寸，减小了成本，延长了漏斗使用寿命。

物料在调节挡板上滑行一段距离才会落下，挡板与物料的摩擦减缓了物料的速度，这样降低了对下条胶带的冲击。同时，更易判断出物料落料轨迹，通过调整挡板的角度达到最佳使用效果。

2.2 建立物料抛料轨迹方程

（1）主要设计参数

胶带运行速度:V＝2m/s；滚筒半径: R＝400mm；胶带厚δ=15mm；

物料粒度dmax=0.2mm;运量Q=1600t/ h；堆积密度ρ=2700 kg/m3；动堆积角θ=15°。

（2）确定物料速度

物料截面积

物料曲率半径

物料重心高度

物料高度

h= r1（1-cosθ）=0.09 m；

物料重心到滚筒面高度

ho=δ+hc=0.051m；

输送带表面处物料速度

物料表面最高处速度

物料重心半径

R'=R+ho=0.451 m

（3）建立物料抛料轨迹方程

∵V2/（ R'g）=0.9<1

∴列出物料抛料轨迹方程

式中：Ψ—分离角，cosΨ= V2/（ R'g），求得Ψ=25.84°

将以上得出的数值带入方程组（1）、（2）得出输送带表面处物料抛料轨迹方程

物料表面最高处抛料轨迹方程

2.2 确定调节挡板外形

根据以上求得的方程，用CAD绘制出输送带表面处物料抛料曲线和物料表面最高处抛料曲线这2条曲线。在2条抛料曲线的基础上绘制出调节挡板弧形外形。

由于考虑到弧形制作非常困难，我们用每次弯折15°的多条折线连接成近似弧形。

3 溜槽的设计

3.1 溜槽设计应遵循的原则

（1）能够使物料自由平稳地流动，避免产生堆积和堵塞，尽可能使溜槽的磨损及粉尘的飞扬减到最小。

（2）溜槽的断面尺寸要满足要求，可按物料的最大粒度和运量来决定。

（3）溜槽倾角应保证物料顺利滑落。

（4）充分考虑线路布置：

①尽可能减少溜槽路线，因为路线越多越容易造成物料堵塞。

②溜槽收口要缓慢进行，各处的倾角均应满足要求。

③尽量减少垂直下落的高度。

④应考虑带式输送机的运行方向，最好顺着输送机料流方向给料。垂直输送机料流方向给料时，要增设导流装置，尽量减少由于偏心给料造成的输送机偏载。

3.2 溜槽断面尺寸的设计

溜槽断面尺寸一般按输送物料的最大粒度和运量来确定。

（1）按最大粒度确定溜槽断面尺寸：

断面宽：b≥2dmax+100 mm

断面高：h≥1.6dmaxmm

（2）按运量确定断面溜槽尺寸：

式中：A—溜槽断面面积，m2；Q—运量，t/h；Ψ—装满系数；V—物料在溜槽底板上的运动速度； ρ—输送物料的堆积密度kg/m3。

物料在溜槽中的运动速度是随时变化的，当溜槽方向改变，物料的运动速度会降低，通过能力减小，此时容易造成溜槽堵塞。所以，在溜槽改向和分叉处应加大溜槽断面或加大倾角。

3.3 溜槽倾角的确定

溜槽应有足够的倾角并保持光滑，以便物料下滑。在冲击点，如物料自由下落或溜槽改变方向的地方，这一点尤其重要。当然，为了限制物料运行速度，减少磨损，溜槽的倾斜度也不能过大。

图2

如图2所示，物料在溜槽运动时，其运动方程如下：

式中：α—溜槽倾角；f—物料与溜槽壁的动摩擦系数；a—物料运动加速度，m/s2；g—重力加速度，m/s2。

假设物料在溜槽上匀速运动，a=0，代入得sinα-fcosα=0，得tgα=f

所以，知道了物料与溜槽的摩擦系数以后就可以确定出溜槽的倾角。这一角度可以用来确定避免物料粘附的最小溜槽倾角。为了保险起见，通常在此最小值的基础上增加5~10度。

摩擦系数一般与物料种类、粒度、含水率、溜槽材料等有关，可通过实验或有关资料得到。

4 衬板的选择

塞内加尔漏斗、溜槽衬板材料采用高强度钢500，比通常衬板材料16Mn硬度更高，更加耐磨。在漏斗、溜槽冲击面上全部铺上了衬板，而侧面板只是部分铺上了衬板，在满足要求的基础上减少了重量，降低了成本。

结语

漏斗、溜槽作为输送物料的转载设备，对带式输送机的正常、稳定运行发挥了非常重要的作用，如果设计不合理会带来很多问题，所以应引起我们工程设计人员足够的重视。在塞内加尔头部漏斗、溜槽的设计过程中，我们设计人员进行了详细的分析论证，确定结构，得到了用户的认可。

[1]张质文，等.起重机设计手册[M].北京：中国铁道出版社，1997.

[2]宋伟刚.通用带式输送机设计[M].北京：机械工业出版社，2006.

[3]王志勇，夏琴芬.煤矿专用设备设计计算[M].北京：煤炭工业出版社，1983.

[4]于载泽.矿井生产系统设计手册[M].北京：中国经济出版社，1997.