散状物料输送工程设计开发中的难点解析

杜锡刚

【摘要】随着社会经济的发展进步，现代工业的发展速度也越来越快，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，在散状物料输送工程设计开发中，本文以串联盘式管道连续输送机的设计与开发为例，来说明散状物料输送工程的设计方法和难点问题。

【关键词】散装物料；输送；工程设计；开发；难点；完善

引言：

带式输送机的物料承载和传输承载是由挠性输送带来完成的，这种连续输送设备的特点是可以在水平方向和倾斜幅度较小的方向上进行散装物料的输送。其优点是输送应用范围较广、机械的结构简单且能耗较小和维护保养方便，是一种经济适用型运输机械。小型带式散状物料输送机被广泛应用到电力、冶金、化工和煤炭等行业，但随着带式输送机正朝着提高运输速度和传输距离的方向发展，传统的输送机设计已经不能满足实际应用的要求了。本文就以小型带式散状物料输送机在冶金行业中的应用为例，对其在实际操作的问题上进行分析，提出优化设计思路。

1散装物料输送工程特点

散装物料大多是堆积在一起的大量未经包装的块状、粒状、粉状物料，例如煤、砂、谷物、水泥和糖块等。散料大多用输送机运送。散料与物料搬运机械选型有关的主要特性有以下几方面。

粒度：散料颗粒（或料块）的最大线长度。由于散料的颗粒很多且各颗粒大小不等，只能以典型颗粒的粒度作为一批散料的粒度。对于经过（或未经过）筛分的散料，典型颗粒粒度的计算方法有专门的规定。通常由以下几个方面来计算和确定。

堆积密度：散料在自由堆积状态下单位体积内的质量。

堆积角：自由堆积成的散料堆表面与水平面的夹角。在静止平面上形成的堆积角叫静堆积角，在运动平面上形成的堆积角叫动堆积角。对于流动性好的散料，可认为是散料的内摩擦系数。

外摩擦系数：散料与其承载件接触表面间的摩擦系数。根据散料与承载表面间相对状态的不同，有静摩擦系数和动摩擦系数之分。此外，物料搬运机械的选择还与散料的磨琢性、流动性、粘性、腐蚀性、吸湿性和湿度等有关。例如螺旋输送机的螺旋直径与散料的粒度有关；带式输送机的输送能力与散料的堆积密度、堆积角有关；料仓（见料仓装置）的几何形状与散料的外摩擦系数有关。

2散装物料输送工程设计难点

2.1设计关键点

从设计过程这个角度上说，散状物料输送工程的设计可以分为方案设计、施工设计与工艺设计；从设计内容这个角度来说，散状物料输送工程设计可以分为概念设计、结构设计、参数设计、摩擦学设计、动力学设计、可靠性设计、工艺设计、强度设计、控制系统设计等方面的设计；从设计方法这个角度上说，包括全生命周期设计法、广义优化设计法、虚拟设计、智能设计、网络设计、可视化设计、协同设计等设计方法；从设计思想与观点来看，散状物料输送工程的设计方法可以划分为绿色设计、稳健设计、创新设计、系统工程设计、价值工程设计等设计方法。

2.2设计难点

2.2.1在散状物料输送工程设计的过程中，要考虑承载段的力学分析，这也是散状物料输送工程设计开发中的一个难点。

以散粒体的整体状态为研究对象，我们可以沿着散状物料的任意断面分布的力来代替单个颗粒接触点上的力。在圆柱坐标下，输送机械的中间承载段结构如下：在管道中，圆盘用来装载散状物料，承载圆盘受牵引绳的影响通过串联作用达到牵引效果，拖动散状物料，使其能够向上运行。受壁面摩擦力和垂直方向摩擦力的影响，在散状物料输送工程的设计中，如果通过管道输送，就要将物料进行分段运输，并且散状物料的高度不宜太大。

2.2.2系统牵引能力

要根据用户的需求设置管道连续输送机的布置方式，不同的驱动方式与输送方式会在输送机中形成程度不同的阻力，牵引能力的不同也会导致钢丝绳的张力分布不尽相同。由于驱动系统的带动作用，驱动轮开始旋转，通过摩擦产生系统牵引力。驱动轮上开有口，以便钢丝绳的旋转不与驱动轮干涉。2.2.3阻力的计算阻力在计算时，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。

2.3输送系统运动分析

输送系统运动分析包括钢丝绳的速度分析和钢丝绳的加速度分析。由于在输送机的钢丝绳是用驱动轮驱动的，因此在旋转时，钢丝绳会分成圆周缠绕和直线缠绕两种方式。驱动

轮要通过电机和减速器来发挥作用，在匀速运动下的驱动轮其牵引钢丝绳是变速直线运动。若以驱动轮旋转时轮齿对应的中心角为周期，我们通过观察齿距之间的速度变化可以知道钢丝绳的速度变化呈周期性，在设计开发散状物料输送工程的过程中，必须考虑到牵引钢丝绳的速度变化规律，这也是散状物料输送工程设计开发中的难点。

2.4示例

圆管带式输送机是一种新型、环保节能的散状物料连续输送设备。圆管带式输送机于二十世纪六十年代起源于国外，八十年代末期进入中国，在国内经过二十多年不断的探索和发展，圆管带式输送机已逐步形成适用于我国散状物料输送的成套设备，并形成独立的产业和配套产品。随着我国对绿色、环保的要求的不断提高，圆管带式输送机在输送散状物料方面更能发挥它的优势。

圆管带式输送机能广泛应用于采矿、码头、发电、港口、建材、化工、冶炼、粮食、造纸等众多行业，适合输送各种矿石、煤炭、化工原料、建材原料、造纸材料、粮食等散状物料。圆管带式输送机具有布置灵活、操作简单、维护方便、占地空间小、爬坡能力强、环保节能、噪音低、不跑偏、可双向输送物料等显著特点，能弥补传统带式输送机的各种缺陷。

结语：

综上所述，输送机在我国加工业中的作用极其重要，其设计更是重要环节。随着输送条件不断提高，原先的设计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。需要我们不断的总结经验創新提高，为工业的发展提供助力。

参考文献：

[1]牛润芝.多品种散状物料输送系统的系统能力确定[J].科技视界，2014，07：74+251.

[2]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.

[3]闫华晓，康英浩，伏刚.散状物料输送系统中缓冲锁气器的应用分析[J].机械工程师，2010，09：153-154.