带式输送机计算公式的见解

摘要：带式输送机系统设计计算的核心是驱动功率和输送带张力计算，而其计算基础是运行阻力的确定。文章对带式输送机主要阻力和倾斜阻力的计算公式进行了推导，比较了逆止力两种不同的计算公式，得出了各自的适用情况，最后对输送带下垂度公式进行了推导。

关键词：带式输送机；主要阻力；倾斜阻力；逆止力；下垂度；计算公式 文献标识码：A

中图分类号：TH222 文章编号：1009-2374（2015）32-0082-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.32.044

1 概述

带式输送机系统设计计算的核心是驱动功率和输送带张力计算，而其计算基础是运行阻力的确定。运行阻力分为主要阻力FH、附加阻力FN、主要特种阻力Fs1、附加特种阻力Fs2、倾斜阻力Fst。这五种阻力不是每种带式输送机都有的，特种阻力Fs1、Fs2只出现在某些设备上。向上输送的倾斜带式输送机一般应进行逆止力计算。本文中的公式出自DTⅡ（A）带式输送机设计手册和MT/T467-1996煤矿用带式输送机设计计算。

2 主要阻力和倾斜阻力计算公式的推导

主要阻力是发生在重段和空段托辊的旋转阻力，旋转阻力主要是发生在轴承和密封处的摩擦阻力以及胶带压陷和物料松弛产生的阻力。带式输送机的倾斜阻力是倾斜带式输送机的物料提升或下降阻力。输送机向上提升物料时，倾斜阻力为正值，向下输送物料时，倾斜阻力为负值。

式中：

——输送机长度，m

——重力加速度

——上托辊旋转部分每米质量，kg/m

——下托辊旋转部分每米质量，kg/m

——胶带每米长度质量，kg/m

——物料每米长度质量，kg/m

——输送机倾斜角度，当≤18°时，取cos≈1

——模拟摩擦系数，为包括托辊的旋转阻力和输送带前进阻力等的综合摩擦系数。根据国际标准ISO 5048：1989和现行国家标准《连续搬运设备带承载托辊的带式输送机运行功率和张力计算》（GB/T 17119-1997）的规定，通常取0.02作为模拟摩擦系数的基本数值进行计算，并根据现场具体实际情况调整。

主要阻力FH可从带式输送机直线段阻力来求出。如图1所示的带式输送机，AB段为承载直线段，DC段为回程直线段。

图1 带式输送机直线段受力图

直线段阻力的计算方法如下：

第一，承载直线段阻力Fw为：

第二，回程直线段阻力Fk为：

直线段总阻力为：

因上式中，故：

从上式中可以看出：

主要阻力：

倾斜阻力：

3 逆止力公式的见解

向上输送的倾斜带式输送机，一般应进行逆止力计算。不同工况下，输送机带料停车时产生的逆转力是不同的。经过分析，通过输送带作用于传动滚筒上的最大逆止力出现在输送机承载段只有上升段满载，而其他区段为空载的条件下。当输送机停车出现逆转时，必须设置逆止装置和制动装置。在一台带式输送机上安装多台机械逆止装置时，若逆止装置之间不能均衡受力，则每台逆止装置必须满足整台带式输送机所需的逆止力，并应验算与逆止装置相连的减速器输出轴或传动滚筒轴及其连接件的强度。DTⅡ（A）带式输送机设计手册和MT/T467-1996煤矿用带式输送机设计计算给出的逆止力计算公式如下所示：

DTⅡ（A）带式输送机设计手册中给出的逆止力公式如下：

出于安全上的考虑，对阻止逆转的力乘上一个0.8的系数。

MT/T467-1996煤矿用带式输送机设计计算中给出的逆止力公式如下：

=

通过这两个公式直接比较逆止力的大小，难度较大。下面通过实例计算，验算两个逆止力在不同输送机倾斜角度时的大小，并得出两个公式的适用情况。

实例原始参数：带宽B=1000mm，带速=2m/s，输送能力Q=600t/h，输送机长度L=127.5m，模拟摩擦系数f=0.03，上托辊间距1.2m，下托辊间距3m，托辊槽角35°，托辊直径133mm，上托辊旋转部分每米质量=15.75kg/m，下托辊旋转部分每米质量=5.36kg/m，

胶带每米长度质量=13kg/m，物料每米长度质量

=83.3kg/m。

第一，当输送机倾角（取=3°）较小时，通过计算可得到：提升高度H=6.67m。

DTⅡ（A）带式输送机设计手册中给出的逆止力公式：

=1536.88N

MT/T467-1996煤矿用带式输送机设计计算中给出的逆止力公式：

=

=844.14N

由以上计算可知，FL1>FL2。

第二，当输送机倾角（取=10°）较小时，通过计算可得到：提升高度H=22m。

DTⅡ（A）带式输送机设计手册中给出的逆止力公式：

=14078.91N

MT/T467-1996煤矿用带式输送机设计计算中给出的逆止力公式：

=

=19635.03N

由以上计算可知，FL1

最后通过比较可知：当输送机倾斜角度较小时，

FL1>FL2，反之，FL1

4 输送带下垂度公式的推导

为使带式输送机的运转平稳，输送带两组托辊间悬垂度不应过大。输送带的垂度与其张力有关，张力越大，垂度越小，张力越小，垂度越大。必须保证承载分支最小张力点的张力，限制输送带在托辊之间的下垂度，保证带式输送机正常运行，不致因输送带下垂度过大导致煤炭垂直跳动冲击托辊而造成电机能量损失和物料洒落等现象。输送带张力与悬垂度的关系如图2所示：

图2 张力与悬垂度的计算示意图

在两托辊间的中点把承载段输送带截开，取左侧为分离体，并取，则对于承载段输送带：

式中：

——输送带最大允许下垂度，计算时可取=0.025

——承载段输送带最小张力，N

——承载段两组托辊间距，m

同理，也可得到空载段输送带允许的最小张力。在一般情况下，空载段输送带的最小张力比较容易满足垂度要求，故通常只验算承载段的悬垂度。

若按“逐点计算法”求得的输送带承载段最小张力不能满足要求时，则必须加大承载段最小张力点的张力，使其满足悬垂度条件的要求，然后再重新用“逐点计算法”计算其他各点张力。

5 结语

第一，通过主要阻力、倾斜阻力和下垂度计算公式的推导，对输送机计算原理有了更深刻的认识。

第二，通过比较两种不同的逆止力计算公式可知：当输送机倾斜角度较小时，采用DTⅡ（A）带式输送机设计手册中给出的逆止力公式更加安全，反之，需采用MT/T467-1996煤矿用带式输送机设计计算中给出的逆止力公式。但在一定区间内，需要分别计算两种逆止力，选择其中的较大值，保证设计选型的安全性。

参考文献

[1] 煤矿用带式输送机设计计算[S].北京：煤炭工业出版社，1996.

[2] DTⅡ（A）带式输送机设计手册[S].北京：冶金工业出版社，2013.

[3] 带式输送机工程设计规范[S].北京：中国计划出版社，2008.

作者简介：杨培林（1981-），男，山东聊城人，供职于中煤科工集团沈阳设计研究院有限公司，研究方向：煤矿矿井机械工艺设计及物流输送。

（责任编辑：秦逊玉）