散状物料输送机计算与设计问题探讨

摘要：起重运输机械在现代工业发展中起到了非常重要的作用，散状物料输送工程是起重运输机械的重要应用形式。输送机计算与设计是输送机应用中的重要组成部分，随着输送质量的提高，这方面的要求也相应增加。文章就散状物料输送机的计算与设计问题进行了探讨，以供参考。

关键词：散状物料输送机；起重运输机械；输送机计算；输送机设计；输送质量 文献标识码：A

中图分类号：TH222 文章编号：1009-2374（2015）19-0072-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.19.035

带式输送机是目前应用最广泛、最普遍的一种散状物运输机械。由于带式输送机结构简单、操作安全、工作可靠、不损伤粮粒，具有多方面的适应性及生产能力实际上不受限制等优点。计算与设计是输送机应用中的重要环节，直接关系到输送机输送效率。20世纪70年代末至80年代初，国际标准组织就已经规定了有关输送机计算与设计方面的标准，对于提高输送效率起到重要作用。随着实际生产中不断提出更高的输送要求，原有的计算与设计标准已经不能适应现阶段的输送需要，需要改进才能保证输送质量。因此，本文就输送散状物料的带式输送机计算与设计问题进行以下分析。

1 输送机输送散状物料时的运行阻力计算

1.1 输送中的主要阻力

这种阻力是指输送机在输送散状物料时在托辊上产生的，由多种阻力组成，首先为旋转阻力，它主要是由于托辊质量不合格，使得散状物料在输送时和密封件发生摩擦，从而产生阻力；其次是输送带在运行中产生的，是由于输送带弯曲及振动所致；再次是由于散状物料在输送时在托辊之间施加压力，从而产生运行阻力；最后是由输送带在运行时所产生的摩擦力，是一种永久性阻力。这种阻力由于组成成分较多，并且性质复杂，所以还没有精确的公式计算。为了解决这个问题，世界上许多国家基本都采用如下简化公式计算，该公式涉及到摩察系数等问题：

式中：

L——输送机本身长度

g——地球重力加速度

——轴承段单位长度上的旋转质量

——回程段单位长度上的旋转质量

——输送带单位长度上的质量

——散状物料在输送带单位长度上的质量

1.2 输送中的附加阻力

这种阻力是指输送带在输送散状物料时，由于挤压滚筒所产生的运行阻力，一般包括四个部分：首先，在散状物料加入阶段，物料在输送带上输送时和带面之间所产生的阻力，用FBA表示；其次，当物料装入输送带之后，在加速阶段，和带面之间也产生摩擦力，用Ff表示；再次，是由滚筒转动所引起的，也就是滚筒旋转过程中所产生的运行阻力，用Ft表示；最后，物料装入输送带之后，挤压带面使输送带产生变形，从而加大输送带和滚筒之间的摩擦力，用FW表示。附加阻力由四种运行阻力组成，每种力性质较为复杂，为了便于计算，通常对每种力单独计算，公式如下：

上述几种运行阻力的计算公式都是通过其他公式推导出来的，计算较为简单，所以应用起来较为经济

可行。

1.3 输送时的倾斜阻力

这种力是指当输送机装上物料后，在运行过程中，由于受到地球引力而产生的一种运行阻力。和前面几种力的不同之处在于，这种力能够精确计算，公式如下：

式中：

H——输送带上升及下降时的高度

——倾斜阻力

这种阻力在计算时，需要注意的两点是：首先，这种阻力只包含物料，并不包含输送带，由于输送带在输送物料时是封闭的，在上升及下降中将运行阻力相互抵消，所以倾斜阻力中不包括输送带；其次，当需要分别计算每个阶段的输送阻力时，如承载段及回程段，这时倾斜阻力中则包含输送带的阻力。

输送机在输送散状物料时，实验人员进行了运行阻力的现场测量，发现当输送机长度在200m以内时，运行阻力可用精确方式计算，当长度超过200m时，需要考虑误差，此时应采用其他公式计算。

2 输送机在散状物料输送时的驱动力及输送功率计算

输送机驱动力的计算方式是驱动系统的关键内容，目前，计算方式主要有两种：其一为简单计算法；其二为逐点计算法。前者的应用范围有限，当输送机长度较短时用到。后者是在张力计算的基础上得到的，是一种较为精确的计算方式，并且应用范围较为广泛，适用于各种型号的输送机。在我国，由于生产需要，通常采用逐点计算法对输送物料的驱动力进行计算，如电力行业及冶金行业。以下就该种计算方式进行介绍。

逐点计算法的基本原理为，当输送机在输送物料时，输送带上某一点和逆方向上的某点之间的张力之和，再加上逆方向上的张力，等于某点上的张力。这种力在运算原理上遵从摩擦转动原理，沿着输送带的某一点开始计算。计算公式为：

承载段驱动力：

回程段驱动力：

输送功率计算方式，输送机的输送功率主要取决于驱动力及输送速度，公式为：

式中：

——输送机的驱动力

V——输送速度

——输送机的输送功率

目前，该运算公式在我国输送机功率计算中被广泛使用。由于我国输送机技术较为先进，质量轻巧，运行噪音小，再加上在输送过程中不漏油，所以这种功率计算公式更加适用于该类输送机的工作性质。

3 输送机在散状物料运送时的输送能力计算

输送能力是输送机的重要衡量指标，也是输送机设计时最基础的环节，设计好坏直接关系到输送机的输送效率。以前，在一些规定手册中采用了输送量的概念，也就是将输送能力量化，指的是输送机单位时间内输送的散状物料的数量。由于输送机在输送时涉及到许多环节，所以单靠输送量来描述输送机的输送能力是不够全面的，必须进行规范化及全面化，才能满足现阶段的输送要求。随着生产需要，要求输送能力的衡量指标也进一步提高，于是新的衡量指标随之出现，并附带了相关计算公式：

式中：

S——输送机带面的最大输送面积

V——散状物料在输送时的速度

——输送带的倾斜系数

——散状物料的输送量

在应用该公式时，需要注意到几点，如在散状物料输送之时，将输送带倾斜20°时的倾斜系数作为标准值，只有当散装物的粘性十分强时才能取此值，而通常的散装物，由于流动性较大，不能满足粘性要求，所以倾斜系数均小于此值。在散状物料输送时，通常看作理论值，在散状物料输送方面具有很好的作用。另外，在衡量输送量时，为了达到更加准确的数值，通常还用到理论输送量，这时需要结合输送要求，重新描述输送机的输送能力。此外，在衡量输送机输送能力时，要考虑到实际因素，还要考虑到输送时的安全及稳定性问题，以此引进了工况系数K2的概念。该概念和散状物料的颗粒大小及在输送带上的堆积特性有关，还和输送机的自身特性也有密切联系，如质量、输送时的具体位置及输送能力等。当散状物料在带面上的均匀度较好，并且和带面的纵向中心线在同一条直线上，这时，工况系数应取值为1。在实际工作中，为了准确衡量输送能力，需要考虑到输送带宽度，并结合输送量及输送速度等参数，计算出符合输送要求的输送能力。

4 结语

输送机在我国加工业中的作用极其重要，其设计及计算更是重要环节。随着输送条件不断提高，原先的设计及计算规定已经不能适应现阶段生产需要了，需要系统优化，才能满足现阶段对散状物料的输送需求。因此，本文就输送散状物料的带式输送机计算与设计问题进行分析，希望具有参考价值。

参考文献

[1] 宋伟刚.圆管带式输送机的发展及其关键技术[J].水泥工程，2005，10（4）.

[2] 宋伟刚.带式输送机的速度适应控制若干问题的分析[J].煤炭工程，2009，（3）.

[3] 梅松.散状物料输送带垂度检测与张力分析系统设计开发[D].南京理工大学，2013.

作者简介：黄建生（1968-），江西省电力设备总厂工程师，研究方向：电力机械制造工艺及设计。

（责任编辑：秦逊玉）endprint