胶带输送机悬垂度对运行质量的影响

乔 星

（山西西山晋兴有限责任公司 斜沟煤矿， 山西 兴县 033602）

1 概述

随着采煤工业的发展，井下运输设备得到飞速发展，胶带输送机关键设备；现阶段的胶带输送机运行质量的好坏，直接影响着井下运输能力。胶带输送机的悬垂度是影响胶带输送机运行质量的好坏的一个重要指标，它影响着其运输能力、货载块度、运动平稳性、托辊间距、倾角等。所以，对胶带输送机悬垂度分析是具重要意义。

2 胶带输送机的悬垂度计算

由于胶带是柔性体，它在运送物料时的重力和胶带自重作用下，胶带在两托辊之间有垂度。胶带垂度曲线的形状，见图1；视曲线形状为抛物线，其悬垂度为两托辊之间连线的铅垂距离。

图1 胶带的垂度曲线图

根据平衡条件可得胶带上任意一点的斜率方程[1]：

式中：q为货载单位长度质量，kg/m；qd为胶带单位长度质量，kg/m；β为胶带输送机的倾角，°；S为胶带的张力，N；L为两托辊间距，m；βx为任意一点处胶带的张力与水平线之间的夹角，°；x为A点到任意一点处的水平距离，m；将此式（1）积分可得胶带的一般曲线方程：

因边界条件；故胶带的曲线方程：

以A、M之间为对象，对M点取矩，可得胶带上任意一点的垂度方程：

3 胶带输送机的悬垂度分析

1）运输生产率对悬垂度的影响。运输生产率是运输设备单位时间内运输的货载量。由于胶带输送机是连续式运输，运输生产率与运输距离无关，而与胶带的运行速度有关，因此，胶带输送机单位长度上的货载量q为：

式中：q为胶带运输机单位长度上的货载量，kg/m；Q为运输生产率，t/h；υ为胶带的运行速度，m/s。从式（5）知，运输能力愈大，单位长度上的货载量愈大，悬垂度就愈大，物料在胶带上就会发生相对滑动，也会加剧胶带的磨损。

2）物料的块度对悬垂度的影响。物料的块度愈大，作用在胶带上的集中载荷愈大，就会引起胶带的悬垂度增大；大块度物料在胶带上就会发生较大的相对滑动，甚至大块度物料在胶带上发生跳动，从而引起胶带的很快磨损和胶带运行的振动。因此，胶带输送机输送物料时，尽量减小块度和保持块度均匀性。

3）两托辊间距对悬垂度的影响。悬垂度和托辊间距的平方成正比。两托辊的间距增大，会使悬垂度增加的更快，对胶带输送机的影响更大。故实际使用中，对托辊间距已有规定，重载段间距为1~2 m，空载段间距为2~3m。为使胶带输送机的运动平稳性和提高机器的寿命。最大悬垂和托辊间距的关系应为：fmax=ψL.其中ψ为百分比系数，我国一般取ψ=0.020~0.025。当最大悬垂和托辊间距符合此关系时，物料在胶带上基本不会相对滑动。

4）倾角对悬垂度的影响。胶带机输送物料的极限倾角是在一定悬垂度下能够安全稳定地输送物料的倾角。实际上两托辊间胶带的曲线形状近似为抛物线，胶带上的倾角是变化的。如图1所示，则B点的倾角为最大，其值为[1]：

我国胶带输送机一般输送向上运输的最大倾角β=18°，在不同的ψ值时，其βb值如表1所示。从表1知，悬垂度愈大，实用倾角愈大；但倾角过大，会增大胶带的磨损和运动不平稳性。若减小胶带的悬垂度，就可提高胶带输送机倾角，从而扩大胶带输送机的适用范围。

5）初张力对悬垂度的影响。初张力S和悬垂度的的关系为[4]：

胶带的初张力愈大，胶带的悬垂度愈小，通过增大胶带的初张力可减小胶带的悬垂度，使其胶带输送机的运行更平稳。但胶带的初张力不能增加很大，当胶带的初张力增加过大时，会使胶带和机架的受力增加，影响胶带机的使用寿命。实际中，增加胶带的初张力采用拉紧装置，如果胶带的悬垂度不符合要求时，可用胶带的悬垂度所允许的最小初张力来保证胶带的悬垂度。

一般取最小初张力为：Smin=5g(q+qd)Lcosβ.这样既可保证胶带的悬垂度要求，使其胶带平稳运行，又不使胶带的初张力过大，增加胶带的寿命。

表1 各国的ψ值及βb值数据

4 结论

综上所述，胶带悬垂度对胶带输送机的运行质量是个很重要的参数。运输能力、货载块度、运动平稳性、运输长度、倾角，对胶带悬垂度是综合影响的，它们之间相互制约，不能单独从某个因数来考虑。实际中，保证运输量和满足块度要求时，减小悬垂度可用适当增加初张力或减小托辊间距的方法来实现。初张力受到胶带的强度限制不能增加过大。在向上运输时，沿着运行方向胶带的张力增大很快。当张力达到胶带悬垂度所允许的最小张力时，托辊间距可不再减小。采用减小托辊间距的方法来增大胶带输送机的倾角时，需要减小托辊间距的组数并不多；所以，采用减小托辊间距的方法来提高向上运输的倾角较为合理。

[1]程烈.带式输送机悬垂度与倾角分析[J].矿山机械，1992（11）:31-33.

[2]于学谦.矿山运输机械[M].徐州：中国矿业大学出版社，1989.

[3]梁庚煌.运输机械手册（第一册）[M].北京：化学工业出版社，1983.

[4]陈维健.矿井运输及提升设备[M].徐州：中国矿业大学出版社，1987.