S形夹带输送机研究

王云龙 马小云 邱桃 吴祖科

摘   要：文章介绍了夹带输送机发展历程及原理、S形夹带输送机设计关键技术等，应用于天津盘山电厂小煤场至输煤栈桥燃料倒运工程。

关键词：大倾角;S形;夹带机

1    夹带输送机简介

夹带输送机国外又称压带式输送机，是一种大倾角垂直输送设备。夹带输送机由国外引进而来，国内研究制作单位较少，鉴于夹带输送机独特的优势及市场需求，大唐环境产业集团股份有限公司对夹带输送机进行研究与探讨，重点研究S形夹带输送机。目前，普通皮带机倾角一般推荐7°～30°输送物料，以达到比较经济的效果。但特定的大倾角输送物料一直是一项重大的研究课题，尽管有波纹挡边带式输送机应用，但是存在撒料扬尘、清扫困难、结构复杂等诸多问题。面对地理环境复杂、空间受限、又需要大倾角密闭输送时，迫切希望有输送设备能满足需求，此时夹带输送机理念应运而生[1]。

2    夹带输送机发展历程

1971年，英國Simon Carves公司研制了第一台商业化的夹带式输送机用于港口的装卸船。1997年7月，美国DOS Santos国际公司成立，推出了蛇形夹带式胶带输送机系统（Snake Sandwich High Angle Conveyor System），这种蛇形夹带式胶带输送机大多应用于露天矿山的物料运输。由此，夹带输送机经历了十几代更新。

3    夹带机基本结构及原理

夹带输送机是用由两条面面相对的输送带（承载带、覆盖带）夹着物料密封输送的大倾角输送机[2]。

该类型夹带机的基本原理是利用同向、同步运行的胶带夹持物料向上提升。常见布置方式一般采用Z形和C形（见图1），夹带机断面如图2所示。

4    S形夹带机布置

C形、Z形夹带机，关键技术都需要施加背压装置，才能让两胶带压紧正常输送物料。目前国内背压技术常用的有直接背压，如弹性压辊背压、平托辊机械式背压、兜辊机械式背压、气压背压;间接背压，如拉链式、边辊压紧式、覆盖带张紧等。这几种背压方式都是采用机械结构，对覆盖带进行压紧，背压效果不是太理想，因此设想能否不采用这种机械背压结构而达到两胶带贴合紧密的效果，由此设计了S形夹带机，在两相切圆弧半径将两胶带紧密贴合在一起，依靠胶带自身摩擦张力同步运行。这种带式输送机除了具有结构简单、运行可靠、维修方便的特点，还有大倾角、结构紧凑、占地少的优势[3]。

5    S形夹带机关键技术

S形夹带机的研制，可参考通用带式输送机的设计原理和零部件，这里不再赘述。下面重点介绍相关关键技术。

5.1  合理确定最佳S形半径

S形夹带机半径的选择是此类夹带机关键技术之一。夹带机S段起始就是凸曲线变坡。由于胶带成槽型，所以侧边带在横截面上的拉伸应力是不均匀的。此外，由于凸弧的存在，托辊承受了由于胶带张力的作用而产生的附加压力，因此，在确定夹带机S段曲率半径时必须考虑如下3个因素[4]：

（1）胶带侧边拉应力不超过给定值。

（2）不致因侧边胶带张力的作用而导致胶带中轴线处胶带隆起的现象。

（3）不致造成托辊轴承寿命的缩短（选择托辊辊子的型号时考虑）。

5.2  S形夹带机功率计算

夹带机功率计算和普通皮带机类似，主要是通过计算阻力求得。分别计算承载带和覆盖带阻力，重合段的阻力计算采用承载段与覆盖带各自分开计算，分开段的运行阻力属于各自部分的驱动阻力。

（1）物料阻力：整个下S段以及上S段水平夹角50度点以上部分的物料阻力属于承载带的驱动阻力，上S段最低点至水平夹角50度点以下部分的物料阻力属于覆盖带的驱动阻力。

（2）胶带阻力：胶带的运行阻力属于各自的驱动阻力。

（3）托辊阻力：整个下S段的托辊阻力属于覆盖带的驱动阻力;整个上S段的托辊阻力属于承载带的驱动阻力。

（4）曲线段阻力：整个下S段的曲线段阻力属于覆盖带的驱动阻力;整个上S段的曲线段阻力属于承载带的驱动阻力。

5.3  S形夹带机曲线中间过渡段的设计

S形夹带机的上下两段曲线的是反方向的，将会导致槽型胶带在曲线中间过渡段产生胶带由槽形逐渐变平，再由平形渐变为槽形的现象，最终导致此段覆盖带与承载带之间出现缝隙，从而导致洒灰或撒料。

针对这种情况在曲线中间过渡段设计、安装一种可调式恒背压装置（可调式导引压辊组）。此装置采用可调压力弹簧进行恒背压压紧并有73 mm左右的滑动量，压紧力调节范围是145～360 N;采用两个长轴套进行导向，采用安装有两个滚轮的可调式导引压辊组支撑架抵消导引压辊组重力引起的切向分力;而且其边托辊槽角有4档，调节范围为8.9°～19.9°，现场可根据胶带的压紧及接触情况调节其槽角。此装置能很好地解决S曲线过渡段洒灰或撒料的问题。

5.4  S形夹带机曲线段的防跑偏设计

为防止S形夹带机曲线段的胶带跑偏，需在上下S曲线段各设置两组反压防偏托辊组。

反压防偏托辊组现场安装在中间架上，两只反压辊子采用栓接，并可以使上下可调位置保持在±15 mm，槽角可调范围为23°～26.5°，可以很好地适应胶带的位置，起到良好的防跑偏效果。

5.5  S形夹带机专用胶带的设计

为保证S形夹带机S形曲线段各处承载带和覆盖带始终如一地贴合在一起，保证承载带和覆盖带对煤和细煤灰的密封效果，特对S形夹带机的胶带专门进行设计。除保证普通聚酯帆布胶带的力学和物理性能外，在两条胶带的承载面上硫化4条5 mm宽、5～10 mm高的密封条，两边各两条。

为保证S形夹带机两条专用胶带的一致性和通用性，安装时将承载带和覆盖带横向错开安装。两个边侧各形成两条迷宫密封，防止上下胶带贴合不是特别紧密的地方漏灰漏煤。

6    天津盘山电厂S形夹带机的应用

天津盘山电厂为优化各储煤场能力，提出各煤场间串联要求，为减少汽车厂内倒运带来的环境污染和高能耗，同时，考虑现场环境条件（不影响储煤能力、煤场间间隔消防通通行），需设能90°垂直提升的夹带输送机。初期考虑小煤场与原输煤系统搭接的一路，该路夹带输送机起点位于电厂内小煤场一角，终点为厂内原输煤廊道2号转运站，卸料至已建皮带机C3B皮带机上，直线距离约30 m，提升高度约13 m。方案布置如图3所示。

夹带机参数如下：

额定输送量Q=500 t/h;输送物料煤;带宽1 200 mm;带速V=0～3.15 m/s;水平机长L=15 m;提升高度H=13 m;最大倾角β=90°;电机功率N=45+45 kw（承载带、覆盖带各一）。

7    结语

夹带输送机能适应大倾角散状物料输送，在诸多形式夹带机中S形夹带机更简单可靠、经济实用。文章对S形夹带机结构、工作原理、关键技术进行了分析研究并应用于盘山电厂，为同行设计者及有类似需求使用者提供参考资料。由于国内研究夹带机单位比较少，还需更多同行共同推进，许多方面需要不断地探索和完善，本文不当之处，敬请指正。

[参考文献]

[1]孫可文.带式输送机的传动理论与设计计算[M].北京：煤炭工业出版社，1991.

[2]SANTOS J A，罗东浩.有广阔前途的高倾角压带式输送机[J].起重运输机械，1988（6）：46-51.

[3]成一之.矿用大倾角压带式输送机的几个关键技术[J].起重运输机械，1990（6）：13-14.

[4]张志威，薛强.压带式输送机设计计算[J].起重运输机械，2011（8）：51-54.

Abstract：This paper introduces the development course and principle of the belt conveyor， and the key technology of s-shaped belt conveyor design， which is applied in the fuel reverse transportation project from the small coal yard to the coal trestle-bridge in Panshan Power Plant， Tianjin.

Key words：large angle; S type; entrainer