实例分析带式输送机驱动位置的不同对输送带强度的影响

邓建忠

摘 要：不同的带式输送机驱动位置会对带式输送机整机输送带强度有很大的影响。经过实例分析，由相关计算可知，合理选择、使用输送带是非常重要的。

关键词：带式输送机；驱动位置；带强；输送带

中图分类号：TH222 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.19.124

1 概述

带式输送机是物料搬运机械的主要工具之一。近年来，随着国民经济的不断发展，带式输送机被广泛应用于矿山、码头和冶金等行业中，用来运送散性物料。因为带式输送机的输送能力在不断增大，输送距离越来越长，输送速度不断提升，所以，随处可见大功率、大运量的带式输送机。

输送带是带式输送机的牵引构件和承载构件，用来输送物料和传递动力，是带式输送机的重要组成部分。一般来说，输送带的价格是整部带式输送机中最高的，往往占整部设备造价的40%左右，所以，正确选择带式输送机的输送带尤为重要。在选择输送带时，需要参考运送物料的特性和带式输送机的使用环境、工矿等因素。而其强度的选择则需要依据整部设备的参数，通过相关计算来选择。同样的设备，不同的驱动位置会对整部设备所需输送带的强度有很大的影响。

2 实例分析

煤矿井下大巷上运固定带式输送机已知参数为：输送物料是原煤，物料堆积角ρ=20°，物料堆积容重γ=1 t/m?，物料最大块度Χmax=0.3 m；带宽B=1 200 mm；输送量Q=1 220 t/h；输送长度L=2 000 m（前50 m水平，后500 m有16.5°的倾角，之后为水平）；输送速度V=4 m/s。另外，机尾有1个装载点，工作环境一般。

根据已知参数，采用2种不同的驱动布置方式来计算相关内容。

2.1 头部三驱

所有驱动都在前50 m水平段，功率配比为2∶1，具体如图1所示。

图1 头部三驱示意图

选用的输送带型号为ST2000，输送带单位长度质量q0=38.4 kg/m。托辊选用直径φ133 mm，承载分支三托辊组，Gtz=（7.38×3） kg，ltz=1.2 m；回程分支“V”形托辊组，Gtk=（10.37×2） kg，ltk=3 m，则：

qt= . （1）

式（1）中：qt为承载、回空托辊组转动部分单位长度质量，kg/m；Gtz为承载托辊组转动质量，kg；ltz为承载托辊组间距，m；Gtk为回空托辊组转动质量，kg；ltk为回空托辊组间距，m。

将具体数值带入式（1）中得：qt= =25.36 kg/m。

输送物料每米质量为：

q= . （2）

式（2）中：Q为运量，t；V为带速，m/s。

将具体数值带入式（2）中得：q= =84.72 kg/m。

圆周力计算为：

F=CN fLg[qt+（2q0+q）cosβ]+gqH. （3）

式（3）中：F为驱动圆周力，N；CN为附加阻力系数，查表得CN取1.05；f为运行阻力系数，查表得f取0.03；L为输送长度，m；qt为承载、回空托辊组转动部分单位长度质量，kg/m；q0为输送带单位长度质量，kg/m；q为输送物料单位长度质量，kg/m；β为输送机倾角，°；H为提升高度，m。

将相关数值代入式（3）中可得：F=1.05×0.03×2 000×9.8×[25.36+（2×38.4+84.72）cos4.07]+9.8×84.72×142=233 024.6 N。

轴功率计算公式为：

P=10-3FV. （4）

将相关数值代入式（4）中可得：P=10-3×233 024.6×4=932 kW。

在确定电机功率时，设备采用双滚筒三电机传动方式，均采用变频软启动。根据驱动特性，取功率备用系数Kd=1.05，驱动装置传动效率η=0.9，电压降级系数ξ=0.95，多级功率不平衡系数ξd=0.95，则电机功率为：

. （5）

将相关数值带入式（5）中可得：Pd= =1 205 kW。

选择双滚筒功率配比为2∶1（I滚筒为双电机），3套电机均为400 kW。

在张力计算中，计算最小张力时，由传动条件可知，传动

滚筒均为包胶滚筒，则FI= F=155 350 N；FII= F=77 675 N。

在选取动载荷系数时，Ka=1.2，摩擦系数μ=0.3，由Slmin≥CFmax可知，对于传动滚筒II，取包角为210°，CII=0.499，则S4min≥CIIFIImax=0.499×77 675×1.2=46 512 N；对于传动滚筒I，取包角为210°，CI=0.499，则S2min≥CIFImax=0.499×155 350×1.2=93 024 N。因为S4min≥S3min-FII=S2min-FII=93 024-77 675=15 349 N，则按传动条件可知，S4min≥46 512 N。

由垂度条件可知，对于承载分支，则：

S16min≥ （q+q0）gltz cosβ. （6）

将相关数值代入式（6）中可得：S16min= ×（84.72+38.4）

×9.8×1.2×cos4.07=9 027 N。

对于回程分支，则：

S15m≥ q0ltz cosβ. （7）

将相关数值代入式（7）中可得：S15m= ×38.4×9.8×3

×cos4.07=7 038 N。

所以，由垂度条件可知，应满足S15min=S16min≥9 027 N，则S14min=S15min-FH15-14+Fst15-14=9 027-26 585+5 3437=35 879 N。其中，FH15-14=fLg（qt15-14+q0cosβ）=26 585 N，Fst15-14=gq0H15-14=-53 427 N，S4min≈S14min=35 879 N。

比较上述结果，取S4=46 512 N。

在计算输送带张力时，采用逐点张力法计算，则Smax=282 285 N。而在校核输送带强度时，安全系数取m0=3，折弯系数

CW=1.8，接头效率η0=0.85，则许用安全系数[m]= =

7.62，实际安全系数 =2 000×1 200/282 285=8.5≥[m].

由此上述计算可知，ST2000输送带满足使用要求。

采用同样的方法计算，ST1600输送带不能满足使用要求。

2.2 头部双驱、中间单驱

中间驱动在500 m坡下，功率配比为1∶1∶1，头部双驱、中间单驱如图2所示。

图2 头部双驱、中间单驱示意图

所选的输送带型号为ST1600，则输送带单位长度质量q0=32.6 kg/m。托辊选用直径φ133 mm，承载分支三托辊组Gtz=（7.38×3）kg，ltz=1.2 m；回程分支“V”形托辊组Gtk=（10.37×2）kg，ltk=3 m，则将相关数据带入式（1）中得：

qt= = =25.36 kg/m。

输送物料每米质量为：q= = =84.72 kg/m。

在计算圆周力时，查表得f=0.03，CN=1.05，则F=CNfLg[qt+（2q0+q）cosβ]+gqH =1.05×0.03×2 000×9.8×[25.36+（2×32.6+84.72）cos4.07]+9.8×84.72×142=225 880 N。

在计算轴功率时，P=10-3FV=10-3×225 880×4=904 kW。

在确定电机功率时，该设备采用三滚筒三电机的传动方式，都使用变频软启动。根据驱动特性，取功率备用系数Kd=1.05，驱动装置传动效率η=0.9，电压降级系数ξ=0.95，多级功率

不平衡系数ξd=0.95，则 =1 168 kW。

选择三滚筒功率配比为1∶1∶1，3套电机均为400 kW。

在张力计算中，计算最小张力时，由传动条件可知，传动

滚筒都是包胶滚筒，则FI=FII=FIII= F=75 293 N。

在选取动载荷系数时，Ka=1.2，摩擦系数μ=0.3，由Slmin≥CFmax可知，对于传动滚筒I，取包角为210°，CII=0.499，则S2min≥CIFImax=0.499×75 293×1.2=45 085 N；对于传动滚筒II，取包角为210°，CII=0.499，则S4min≥CIIFIImax=0.499×75 293×1.2=45 085 N；对于传动滚筒III，取包角为210°，CI=0.499，则S18min≥CIIIFIIImax=0.499×75 293×1.2=45 085 N。因为S4min≥S3min-FII=S2min-FII=45 085-75 293=-30 208 N，则S4min≥46 512 N。

其中，FH15-14=fLg（qt15-14+q0cosβ）=23 183 N，Fst15-14=gq0H15-14=-45 366 N，则S15min≥S14min+FH15-14-Fst15-14=24 329 N，S17min≥S16min+FH16-17=24 329+57 879=82 208 N，S18min≥S17min-FIII=82 208-75 293=6 915 N。

由垂度条件可知，对于承载分支，S16min≥ （q+q0）gltzcosβ

= ×（84.72+32.6）×9.8×1.2×cos4.07=8 601 N；对于

回程分支，S15min≥ q0ltkcosβ= ×32.6×9.8×3×cos4.07=

5 975 N。所以，按照垂度条件的要求，应满足S15min=S16min>8 601 N。

比较上述结果可知，取最小张力S18=45 085 N。

在计算输送带张力时，采用逐点张力法计算，则Smax=237 027 N。在校核输送带强度时，取安全系数m0=3，折弯系数

CW=1.8，接头效率η0=0.85，则许用安全系数[m]=

=7.62，实际安全系数 =1 600×1 200/237 027=8.1≥[m]，

所以，选择ST1600输送带，以满足使用要求。

3 总结

由上述计算可知，对于满足同样工况的带式输送机，将机头的驱动移到中间部分，可以降低输送带的强度。因此，确定带式输送机驱动位置是非常重要的，应考虑到使用环境和工况的前提下，合理选择驱动位置，有效降低输送带的张力，降低所选输送带的强度。

参考文献

[1]宋伟刚.通用带式输送机设计[M].北京：机械工业出版社，2006.

[2]王鹰.连续输送机设计手册[M].北京：中国铁道出版社，2001.

[3]煤炭科学研究总院上海分院.MT/T467—1996 煤矿用带式输送机设计计算[S].北京：中国煤炭工业出版社，1997.

[4]袁纽，梁之洵，谢松寿.运输机械设计选用手册[M].北京：化学工业出版社，1999.

〔编辑：白洁〕

Analysis of the Influence of Different Belt Conveyor Driving Position

on the Strength of the Conveyor Belt

Deng Jianzhong

Abstract： Different belt conveyor drive position of belt conveyor belt strength has a great impact on the conveyor belt. Through the case analysis， it is very important to choose and use the conveyer belt.

Key words： belt conveyor； driving position； belt conveyor； conveyor belt

文章编号：2095-6835（2015）19-0126-02