带式输送机主要阻力的研究

杜海彬 王 玉 高桂仙 怀玉兰 张 鹏

（河北机电职业技术学院，河北 邢台 054000）

0 引言

随着现代工业的发展，带式输送机正向长距离、大功率、高效率的方向发展。而目前带式输送机的阻力计算主要分近似计算和精确计算两种方法。设计短距离、小功率的带式输送机目前阻力计算主要采用近似计算方法；而设计长距离、大功率带式输送机阻力计算主要采用精确计算方法。

1 主要阻力分析

带式输送机的主要阻力包括[1]：物料的挤压阻力、物料的弯曲阻力、输送带的反复弯曲阻力、输送带在托辊上的压陷阻力、托辊的运动阻力。主要阻力产生在输送线路上，对于长距离、大功率带式输送机其阻力的绝大部分来自于主要阻力。

在IS05048计算方法中，主要阻力的计算式为：

f——运行阻力系数。

运行阻力系数是根据工作条件、制造及安装水平得出的经验数据，但美国、德国、澳大利亚及日本等各国f取值也不完全相同,我国MT/T467-1996标准中,推荐运行阻力系数见表1。

表1 运行阻力系数

而运行阻力系数与实际摩擦系数是有差别的，这是因为输送机由上运段、下运段、凸弧段和凹弧段等组成的，而每段的摩擦系数是不同的，因此，如果按我国行业标准设计计算长距离、大功率带式输送机的功率会造成计算误差大，所以我们有必要对带式输送机的阻力进行分析。

1.1 物料的挤压阻力

物料的挤压阻力与物料的内摩擦力和粘结力、输送带的悬垂程度以及张力大小有关。输送带的张力较大，悬垂度将会减小，物料的挤压程度较小，由此形成的物料挤压阻力较小；反之形成的物料挤压阻力较大。物料的挤压阻力[2]计算式为：

1.2 物料的弯曲阻力

由于物料会随着输送带的弯曲变形而变形，物料的变形所带来的能量损失称为物料的弯曲阻力，其计算公式为：

由上式可知，输送带的抗弯刚度EI越大，物料的弯曲阻力越小；输送带张力T越大，物料的弯曲阻力越小。

1.3 输送带的反复弯曲阻力[3]

由于输送带反复正反向弯曲产生的阻力，我们称之为反复弯曲阻力，该阻力与输送带的张力及载荷有关。

输送带的反复弯曲阻力计算式为：

由上式可知，输送带张力T越大，输送带的反复弯曲阻力越小；输送带的抗弯刚度EI越小，输送带的反复弯曲阻力越小。

1.4 输送带在托辊上的压陷阻力

因为输送带属于弹性体，在其重力及物料重力作用下，会在托辊上形成压陷。在输送带的运行中，输送带的下覆盖胶不断地被压陷，也就是压陷区域不断地随输送带移动，导致输送带上压力分布不均匀，从而产生与输送带运行方向相反的压陷阻力。压陷阻力与输送机系统的张力无关，而与输送带覆盖胶的弹性硬度和输送带的载荷有关。

从上式可以看出，影响压陷阻力的有输送带带速、托辊直径等有关。压陷阻力将随带速增加而增加。

1.5 托辊的运动阻力

托辊的运行阻力主要由密封装置的阻力和托辊轴承的摩擦阻力构成，而其中密封装置的阻力为主。

式中：P——仪表读数，L——力臂长度，R——托辊半径。

根据实验测量分析结果得出托辊的运行阻力与托辊的转速有关；一般情况下，不受载荷大小的影响。

2 结论

1）经上述分析，对于长距离、大功率带式输送机的主要阻力计算应按精确计算公式进行计算。主要阻力的精确计算公式为：

2）提高输送带的抗弯刚度可有效减小物料的弯曲阻力和输送带的反复弯曲阻力。

3）增大输送带的张力T，输送带的反复弯曲阻力将降低。

4）压陷阻力将随带速增加而增加，因此对于长距离、大功率带式输送机要严格控制带速。

［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］黄伟.带式输送机运行阻力系数的研究[D].太原理工大学,2012.

［3］毛君,杨彩虹.带式输送机弯曲变形阻力理论研究[J].力学与实践,2009,31(4)：45-48.

［4］潘发生,奚丽峰.托辊旋转阻力测量结果不确定度的分析[J].煤矿机电,2003,5：117-121.