波状挡边带式输送机输送量分析与计算

周全申，周 玲，郑 坤，于志杰，包金阳，陈 成

(1.河南工大设计研究院,河南 郑州 450001； 2.河南工业大学，河南 郑州 450001； 3.河南省焦作市技师学院，河南 焦作 454002)

波状挡边带式输送机输送量分析与计算

周全申1,2，周 玲3，郑 坤1，于志杰1，包金阳1，陈 成1

(1.河南工大设计研究院,河南 郑州 450001； 2.河南工业大学，河南 郑州 450001； 3.河南省焦作市技师学院，河南 焦作 454002)

波状挡边带式输送机是一种可以大倾角连续输送散状物料的设备，与普通带式输送机、斗式提升机、埋刮板输送机比较，有优越的综合技术性能, 被广泛应用于散粮储运业及煤碳、化工、建材、冶金、电力、轻工等诸多行业。首次利用波状挡边带式输送机随输送角度不同、横隔板间物料纵向截面积的变化规律, 得到该输送机输送量计算公式。计算公式涵盖了T型、C型、TC型横隔板形式，有助于波状挡边带式输送机设计与应用。

散粮储运；波状挡边带输送机；输送量；横隔板；纵向截面积；计算公式

波状挡边带式输送机是一种可以大倾角连续输送散状物料的设备，是我国三十多年前引进的装备。波状挡边带式输送机与普通带式输送机、斗式提升机、埋刮板输送机比较，有优越的综合技术性能, 其广泛应用于煤碳、化工、建材、冶金、电力、轻工等诸多行业[1-2]。近些年来,该设备受到散粮储运业的青睐, 在天津塘沽港粮食码头、黑龙江富锦象屿金谷农产等单位的散粮输送作业中, 均发挥重要作用。

波状挡边带是由基带、波状挡边带、横隔板三部分组成，形成“匣型容器”(见图1)，从而实现大倾角甚至垂直输送。目前系统分析研究该设备输送量的文献不多[3],比较权威计算方法见文献[4], 它是应用接触线长度法计算输送量的。本研究从分析不同输送角度下“匣型容器”中物料纵向截面积变化入手,进而计算该设备的输送量(见图2)。

1.基带；2.波状挡边带；3.横隔板

图2 “匣型容器”中物料纵向截面积变化

1 波状挡边带式输送机主要结构参数

波状挡边带式输送机结构参数主要有：横隔板形式(图3)、横隔板高度H及横隔板间距D(图2)、波形距S(图4)、基带宽B及有效带宽b(图5) 。目前结构参数已经标准化了[4](表1)。

图3 横隔板主要形式

图4 波形距S

图5 基带宽B及有效带宽b

基带宽Bmm挡边带高mm横隔板高Hmm有效带宽bmm横隔板间距Dmm波形距Smm50065080010001200140080752601201102601601502008075360120110360160150300120110450160150390200180380240220370160150540200180530240220520160150620200180610240220600300280590200180750240220740300280730400360690168210252315420426384

注：横隔板间距常取3～6个波形距。

2 “匣型容器”中物料纵向截面积变化分析与计算公式

波状挡边带式输送机“匣型容器”中物料纵向截面积变化与输送角度、横隔板形式、横隔板高度、横隔板间距相关,下面对“匣型容器”中物料纵向截面积变化作分析计算。

2.1 T型横隔板形式

图6为不同的输送角度β、横隔板高度H、横隔板间距D, “匣型容器”中物料纵向截面积M变化示意图。

图6(c)中的α角是一个特殊的输送角度,当横隔板上端点与相邻横隔板与基带交点连线呈水平面时, 其与基带的交角定义为计算公式选择角。输送机的输送角以α角为界,采用不同公式计算纵向截面积。

α=arctan(H/D)。

(1)

当输送角度β≤α时,在图6(b)的状态下,其纵向截面积为梯形,计算公式为:

L=Dtanβ,

M=0.5(2H-L)D=D(H-0.5L)。

(2)

当输送角度β>α时,在图6(d)的状态下,其纵向截面积为三角形,计算公式为:

d=H/tanβ，

M=0.5Hd。

(3)

2.2 C型横隔板形式

图7为不同的输送角度β、横隔板高度H、横隔板倾斜角度γ(γ角常取60°)、横隔板间距D,“匣型容器”中物料纵向截面积M变化示意图。

在图7(c)中，α角是一个特殊的输送角度,是横隔板上端点与相邻横隔板与基带交点连线呈水平面时,其与基带的交角定义为计算公式选择角。

y=H/tanγ，

α=arctan[H/(D-y)]。

(4)

当输送角度β≤α时,在图7(b)的状态下,其纵向截面积为I+II,计算公式为:

σ=180°-γ-β

L=Dsinβ/sinσ，

x=Lsinγ，

M=Ι+ΙΙ=0.5Dx+D(H-x)=D(H-0．5x)。

(5)

当输送角度β>α时,在图7(d)的状态下,其纵向截面积为三角形,计算公式为:

σ=180°-γ-β，

L=H/sinγ，

d=Lsinσ/sinβ,

M=0.5Hd，

(6)

其中γ角常取60°。

当γ角取90°时,C型横隔板形式变为T型横隔板形式,公式(4)、公式(5)、公式(6)式相应变为公式(1)、公式(2)、公式(3),故T型横隔板可以看作γ角取90°时的C型横隔板。

图6 T型横隔板物料纵向截面积变化示意图

图7 C型横隔板物料纵向截面积变化示意图

2.3 TC型横隔板形式

图8为不同的输送角度β、横隔板高度H、横隔板折点倾斜角度γ(γ角常取45°)、横隔板间距D, “匣型容器”中物料纵向截面积M变化示意图。

图8TC型横隔板物料纵向截面积变化示意图

在图8(c)中，α1角是一个特殊的输送角度,是横隔板上端点与相邻横隔板折点连线呈水平面时,其与基带的交角定义为计算公式选择角。

α1=arctan{(H/2)/[D-(H/2)/tanγ]}。

(7)

在图8(e)中，α2角也是一个特殊的输送角度,是横隔板上端点与相邻横隔板与基带交点连线呈水平面时,其与基带的交角定义为计算公式选择角。

α2=arctan{H/[D-(H/2)/tanγ]}。

(8)

当输送角度β≤α1时,在图8(b)的状态下,其纵向截面积为I+ II+III, 其中I+ II与C型横隔板形式相似(参看图7(b)), 横隔板高度仅为H/2),其计算公式可写为:

σ=180°-γ-β，

L=Dsinβ/sinσ，

x=Lsinγ，

其中变量L、x的意义参见图7 (b)。

M=D(H-0.5x)。

(9)

当输送角度α1<β≤α2时,在图8(d)中的状态下,其纵向截面积为I+II,其中I与T型横隔板形式相似(参看图6(b)),只不过横隔板间距D可看作(D-y), 其计算公式为:

y=(H/2)/tanγ，

M=Ι+ΙΙ=(D-y)

[H-0.5(D-y)tanβ]+0.75Hy。

(10)

当输送角度β>α2时,在图8(f)的状态下,其纵向截面积为I+ II,其中I与T型横隔板形式相似(参看图6(d)), 只不过横隔板间距D可看作(D-y),其计算公式为:

d=H/tanβ，

y=(H/2)/tanγ，

M=Ι+ΙΙ=0.5Hd+0.75Hy。

(11)

利用上述公式计算波状挡边带式输送机在不同横隔板形式及规格、不同倾斜角度变化条件下, 横隔板间纵向物料截面积(见表2)，其中γ角常取45°。

3 波状挡边带式输送机输送量计算

如果已设定波状挡边带式输送机基带宽、有效带宽、横隔板形式、横隔板高度、横隔板间距、波形距及输送角度, 即可以利用上节提出的公式,计算相应的“匣型容器”中物料纵向截面积M(m3), 将其乘以有效带宽b(m),就可以得“匣型容器”中物料的体积,代入公式(12), 可以计算出波状挡边带式输送机输送量Q(m3/h)[5]。

Q=3 600(Mb/D)Φv，

(12)

式中,D为横隔板间距，m；Φ为装满系数；v为带速，m/s；它们的取值也有规定的范围[6]。

表2是利用本研究提出的计算公式编制的程序软件, 计算的不同横隔板形式及规格、不同的输送角度、 横隔板间物料纵向截面积M。如果取的波状挡边带结构参数与表2一致, 即可以用插值法计算任意输送角度下“匣型容器”中物料纵向截面积, 再代入公式(12)计算出波状挡边带式输送机输送量。

表2 不同横隔板形式,随倾斜角度变化,横隔板间纵向物料截面积M比较 m2

注：横隔板间距取4个波形距，C型横隔板γ角取60°,TC型横隔板γ角取45°。

4 结论

通过分析表2数据, 可以看出在角度大于30°时,T型横隔板的理论纵向物料截面积下降显著, 故输送角度小于等于30°可以选用T型横隔板形式。输送角度大于等于30°，可以选用C型或TC型横隔板形式。

[1] 李欢良.大倾角波状挡边带式输送机的设计与应用[J].铜业工程,2016(3)：94-98.

[2] 宋伟刚.波状挡边带式输送机的发展[J].煤矿机械,2004(2):1-4.

[3] 王 鹰.波状挡边带式输送机的设计和计算[J].起重运输机械,1991(10):3-8.

[4] 高学群.运输机械选型设计手册[M].北京：化学工业出版社，2011：816-829

[5] 韩继财.DJ大倾角挡边带式输送机的性能和设计[J].纯碱工业,2012(5):30-32.

[6] 李金良，郭龙兵，赵春红.大倾角波纹挡边带式输送机的设计与应用[J].起重运输机械,2010(11):32-34.

[7] 刘 义.波状挡边大倾角带式输送机的设计选型与应用[J].武钢技术,2000,38(1):39-41.

[8] 王 鹰.特种带式输送机的发展[J].起重运输机械,2003(9):1-4.

[9] 马让怀.大倾角波状挡边带式输送机的改进[J].起重运输机械,2004(1):58-59.

[10] 王树青，怀林盛，付 萍，等.大倾角波状挡边带式输送机的使用实践[J].煤矿机电,2001(4):41-42.

Analysisandcalculationofconveyingcapacityofcorrugatedretainingbeltconveyor

ZHOU Quan-shen1,2，ZHOU Ling3，ZHENG Kun1，YU Zhi-jie1，BAO Jin-yang1，CHEN Cheng1

(1.Design and Research Institute of Henan University of Technology，Zhengzhou 450001，China； 2.Henan University of Technology, Zhengzhou 450001,China； 3. Henan Jiaozuo Technician College,Jiaozuo 454002,China)

The corrugated retaining belt conveyor is a kind of high angle continuous conveying equipment for bulk materials.Compared with common belt conveyor, bucket elevator, buried scraper conveyor, the corrugated retaining belt conveyor has a comprehensive technology of superior performance, and is widely used in bulk grain storage and transportation industry and coal, chemical industry, building materials, metallurgy, electric power, light industry, etc. The calculation formula of conveyor volume is obtained for the first time by the change law of the longitudinal sectional area of the material between diaphragms and different angles of transmission. The formulas includes T, C and TC diaphragms types,which is helpful for the design and application of corrugated retaining belt conveyor.

bulk materials transportation;corrugated retaining belt conveyor;conveyor volume;diaphragm;longitudinal section area;calculation formula

2017-07-19；

2017-11-28

周全申(1951-)，男，教授，研究方向为粮油食品机械设计及自动化。

10.7633/j.issn.1003-6202.2017.12.003

S521;S379.2

A

1003-6202(2017)12-0007-05

俞兰苓)