长距离平面转弯带式输送机设计分析

2016-02-05董建平李佐录

中国设备工程 2016年17期

关键词：托辊长距离输送带

董建平，李佐录

（神华宁夏煤业集团有限责任公司矿山机械制造维修分公司，宁夏石嘴山 753000）

长距离平面转弯带式输送机设计分析

董建平，李佐录

（神华宁夏煤业集团有限责任公司矿山机械制造维修分公司，宁夏石嘴山 753000）

作为重要的散装物料输送设备，在电厂煤炭运输、井下露天矿山运输以及水泥运输等散装物料运输方面发挥了重要作用。随着对散装物料运输行业的要求越来越高，对带式输送机的要求也随之提高，尤其是对长距离运输对平面转弯带式输送机的要求，因此提高长距离平面转弯带式输送机的设计水平非常必要。本文对长距离平面转弯带式输送机的设计方案的选择、平面转弯处托辊组的结构设计几个方面进行探讨。

长距离平面转弯带式输送机；运输；设计

带式输送机作为重要的散装物料输送设备，其具有运量大、运输过程中对物料的破坏性小、运行阻力小、能源消耗低等优点，因此在化工、电站、港口、矿山等工业领域应用十分广泛。

随着现代农业、工业和交通运输行业的发展，人们对散装物料运输的要求也越来越高，带式输送机在运输能力、设备安装方面虽依然具有明显优势，然而在运输过程中带式输送机容易受到地形地貌的影响；为了保护物料的完整性，带式输送机输送路线无法按照直线布置，因此产生了平面转弯带式输送机。平面转弯带式输送机与普通的带式运输机相比，平面转弯设计是重点也是难点，特别是路线布置、转弯结构的设计直接影响到运输的效率和安全性。

1 平面转弯带式输送机设计方案

带式输送机夹角转弯问题，有以下四种解决方案：第一种是将两条普通的带式输送机串联塔接，也就是在两条普通带式输送机平面转弯处串联塔接组成一定的夹角。这种设计方案虽然可以实现一些角度比较大的转弯，但是相应的增加了设备投入，导致生产成本增高。第二种利用滚筒强制改向。带式输送机在平面转弯处强制增加改向滚筒，这种设计方案适合角度不大的带式输送机。第三种是安装特殊结构的专用带式输送机，比如圆管输送机。这种输送机能实现小半径内的三维空间转向，但是这种带式输送机设备结构特殊，对设备的制作材料和工艺要求较高，在设计、安装的时候要特别考虑它的特性。而且这种输送机在带宽、带速相同的情况下，单位时间内的运输量比普通的输送机小。第四种是平面自然变向转弯，这种方法操作简单，所以应用范围最广。具体方法就是采取在平面转弯处安装支撑角或将机架内侧抬高等相关措施。当带式输送机的起止点之间没有障碍物的情况下，平面转弯线路能减少相连带式输送机塔接处增加的驱动设备运行故障。

2 平面转弯带式输送机转弯处结构设计

带式输送机运行过程中需要一定的驱动力，因此往往需要在输送机上安装驱动装置，在驱动力的作用下，传动滚筒带动胶带运转，利用胶带的运转实现物料运输。带式输送机直线段单元胶带两端的张力是平衡的，且是在同一水平线上。而平面转弯带式输送机转弯处的单元胶带两端的张力不在同一水平线上，而是形成了一个夹角，这样两端作用力就会产生一个向曲线中心的合力，如果这个合力较大，可能导致运输带跑偏。因此为了抵消这个合力，必须采取一定的措施，主要有以下3种方法。

2.1 抬高转弯处内侧曲线

抵消平面转弯带式输送机转弯处胶带两端的向心合力最好的方式是抬高输送带转弯处的内侧曲线。这种操作方式比较简单：具体方法是用托辊组支架抬高曲线中心的一端，这样托辊支架和水平面会形成一个夹角。这种方法主要是利用输送带上面承载的物料在运输过程中产生向外的离心推力，来抵消向心合力，从而能保证运输的安全性和稳定性。

2.2 增大托辊组的槽角

增大托辊组的槽角不仅能提高带式输送机的运输能力，而且能有效地降低输送带跑偏的概率。因此在设计过程中，增大托辊组的槽角是解决平面转弯带式输送机跑偏的有效方法之一。2008年北方重工输送设备公司为解决安徽芜湖海螺水泥公司水泥物料运输送中胶带容易跑偏的问题，改变了带式输送机的托辊组槽角，将原本35°的角增大到40°。

2.3 五节吊挂托辊深槽

在平面转弯带式输送机转弯处安装五节吊挂托辊深槽，这种设计方案也是改变托辊组的槽角达到增加物料的运量的目的，这种吊挂结构不仅能减少物料对托辊组的冲击，而且还能增加运输机运输的容量，但是这种结构比较复杂，会增加设备成本。

3 平面转弯处托辊组的结构设计

3.1 弹性托辊支撑结构

平面转弯处带式输送机弹性支撑结构是利用弹簧结构实现的。具体操作方法：在输送机转弯曲线的外侧一端与中间架铰接，而另外一端则与中间架上安装的弹簧结构连接，这样在运输机运行过程中就能自动调节托辊组的内曲线抬高角度。

空载运行时，运输带内曲线一侧通过弹簧压向外曲线方向，内曲线抬高角度增加，就会增加托辊组对运输带的离心推力，如果有物料运行，物料的重力承载在弹簧结构上，弹簧结构和托辊组的连接高度降低，输送带的内曲线抬高角度降低，可以减少转弯过程中物料重力。这种方式虽操作简单、成本低，但在运行过程中会产生很大的噪声。

3.2 吊挂托辊组结构

利用中间架将托辊组悬挂起来，将相邻的两组托辊进行铰接，这样托辊与中间架之间就会构成一个封闭环形，这个就叫做索环结构。这种结构的优点是托辊组的运行位置会随着承载力的变化而变化。一般情况下，吊挂托辊组的托辊数量大于或等于5个时，各个托辊长度尽量保持一致。在回程部分使用的托辊结构如果也是吊挂结构,那么托辊的数量一般是3个。这种吊挂托辊结构转弯的半径小，运行比较稳定，不会产生较大噪声，且能够自动调节输送带。但是这种吊挂托辊结构较复杂，特别是深槽半圆形吊挂托辊结构，会加剧输送带的磨损，降低设备的使用寿命，且日常维护的成本较高。

3.3 在输送带内曲线增加托辊组

在带式输送机前端转弯处安装托辊组，将输送带转弯处的托辊组向外沿着输送机运行的方向偏移，这样托辊组的轴线和输送机的中心线会形成一个夹角，能防止输送带在运输过程中跑偏。这种设计方式与前面的吊挂托辊组有所不同，它在内曲线的一侧增加了一个托辊，而且托辊的设置不是对称的。这种设计方式能够增加输送带两侧曲线的摩擦力，保证输送带在转弯处运行稳定。唯一的缺点是这种托辊组只能单侧增加，且支架结构比较复杂，很容易造成设备运行不稳定。

4 驱动装置的选择

长距离平面转弯带式运输机的运输路线长、容量大、总功率大，为了保证驱动装置能够提供足够的动力，保证输送带的正常运行，驱动装置必须具有良好的启动性，在加速过程中，减少运输的载荷，减少惯性冲击。此外还要考虑到驱动装置安装的位置，一般带式输送机的驱动装置安装在头部或者机头的位置，但是由于长距离平面转弯带式输送机的机长较长，如果将驱动装置都放在机器头部，那么会导致头部驱动滚筒的张力特别大，这就需要加强滚筒、支架等部件结构强度、采用强度较高的胶带，这样就直接导致设备整体成本的上升。