波状挡边带式输送机驱动功率计算研究

张元平，张 亮，刘云峰

(1.北方重工集团有限公司，辽宁 沈阳 110041；2.北京中冶设备研究设计总院有限公司，北京 100036；3.中国电子科技集团公司第三十三研究所，山西 太原 030004)

0 引言

波状挡边输送机又名裙边带式输送机，它兼有通用带式输送机结构简单、运行可靠、维修方便等优点，更可大倾角输送，且结构紧凑、占地少，近年我国煤炭行业正在向大提升高度、大输送量的方向发展，使其应用更为广泛。波状挡边带式输送机的提升最高可达200 m，输送能力范围宽，输送量可达2 500 m3/h，带宽一般为300 mm～2 400 mm。

1 波状挡边输送机基本布置型式

波状挡边输送机的挡边带由基带、挡边和隔板组成，基带外观与普通输送带相同，但横向刚度更大；挡边为波浪状；隔板按其断面的不同分为T型、TC型、TS型和TCS型。波状挡边输送机的主要布置型式根据基带折弯角度α的不同进行分类，主要布置示意图见表1。

表1 波状挡边输送机主要布置示意图

不同类型的隔板适用于不同基带折弯角度的波状挡边运输机，T型适用于倾角α≤45°场合；TC型、TS型和TCS型适用于倾角α>45°，且物料流动性较好的场合。

2 波状挡边输送机驱动功率计算

通常采用简易计算法，根据GB/T 17119-1997《连续搬运设备 带承载托辊的带式输送机 运行功率和张力的计算》的相关参数，直接计算波状挡边运输机的最大拉力和电机功率。

2.1 阻力

传动滚筒的圆周力Fu(N)由下式计算：

Fu=FH+Fst+Fs1.

(1)

其中：FH为主要阻力，N；Fst为提升阻力，N；Fs1为特种阻力，N。

由于波状挡边输送机隔板的存在，若给料设置了受料漏斗，那么在故障停机的情况下，由于漏斗物料压力分布的原因，初始载荷可能会几倍于流动载荷，因此，必须考虑相应的特种阻力。

主要阻力FH的计算公式为：

FH=C·f·g·Lh·[qRO+qRU+(2qB+qG)cosδ].

(2)

其中：C为附加阻力系数，见表2；f为模拟摩擦因数，对于制造和安装良好的输送机取f=0.022～0.03，对于波状挡边输送机建议取0.03；g为重力加速度，g=9.81 m/s2；Lh为波状挡边输送机头尾滚筒当量长度，m；qRO、qRU分别为上、下托辊转动部分质量，kg/m，其值由带宽和材料确定，见表3；qB为波状挡边输送带整带每米质量，kg/m；qG为每米物料质量，kg/m；δ为胶带机倾角，(゜)。

波状挡边输送带整带每米质量由下式计算：

(3)

其中：qo为基带每米质量，kg/m；qs和qt分别为挡边每米质量和横隔板每米质量，kg/m，见表4；Br为有效带宽，m；ts为横隔板间距，m。

波状挡边输送机头尾滚筒当量长度由下式计算：

(4)

其中：H为提升高度，m；L为波状挡边输送机水平投影长度，m。

提升阻力由下式计算：

Fst=qG·g·H.

(5)

特种阻力由下式计算：

Fs1=M·sinθ·Qi.

(6)

其中：M为固定值，M=0.8；θ为物料的有效内摩擦角，(゜)；Qi为初装物料时的垂直载荷，kN。

2.2 传动滚筒轴功率

传动滚筒轴功率PA(kW)由下式计算：

PA=Fu·v.

(7)

其中：v为带速，m/s。

表2 附加阻力系数

表3 上、下托辊转动部分质量

表4 S型挡边及隔板质量

2.3 电机驱动功率

电机驱动功率Pm(kW)由下式计算：

Pm=k0·k·PA.

(8)

3 实例解析

原始参数如下：物料，煤；密度0.8 t/m3；输送量240 t/h；波状挡边输送机水平投影长度L=46 m；提升高度H=45.155 m；倾角δ=55°。

给定参数如下：带宽B=1 000 mm；带速v=1.6 m/s；每米物料重量qG=41.67 kg/m；输送带规格型号300 1000 EPT 7+24.5+3(S240 mm TC220-520-186)，计算模型见图1。

3.1 阻力计算

参照HG/T4062-2008波状挡边输送带，基带每米质量qo=21.073 kg/m，挡板每米质量qs=6.73 kg/m，横隔板每米质量qt=10.6 kg/m，有效带宽Br=0.520 m，横隔板间距ts=0.186 m，根据式(3)可得：

波状挡边输送带实际可提升的高度H=45.155 m，波状挡边输送机水平投影长L=46 m，根据式(4)可得：

每米物料质量qG=41.67 kg/m，取g=9.81 m/s2，根据式(5)可得：

Fst=qG·g·H=18 458.6 N.

已知f=0.03；g=9.81 m/s2；Lh=64.46 m；qG=41.67 kg/m；qB=64.17 kg/m；δ=55°。根据表2，取附加阻力系数C=2.15；根据表3，取qRO=15.2 kg/m、qRU=7.6 kg/m，由式(2)可计算得到主要阻力为：

FH=C·f·g·Lh·[qRO+qRU+
(2qB+qG)cosδ]=4 906.68 N.

已知固定值M=0.8，θ=21°，初装物料时的垂直载荷Qi为16.7 kN，代入式(6)计算得：

Fs1=M·sinθ·Qi=4 765.8 N.

综上可得：

Fu=FH+Fst+Fs1=28 131.08 N.

图1 计算模型

3.2 传动滚筒轴功率计算

已知带速v=1.6 m/s，传动滚筒所需圆周力Fu=28.131 kN，根据式(7)计算可得传动滚筒轴功率为：

PA=Fu·v=45.01 kW.

3.3 电机驱动功率计算

Pm=k0·k·PA=1.3×1.5×45.01=87.77 kW.

因此，根据计算功率，选取90 kW驱动电机。

4 结语

本文以S型波状挡边输送机驱动功率实例入手，讲解了驱动功率计算方法，根据长期的实践验证，本文计算及各种系数的选取是可行的，对工程上的实际应用具有一定的参考价值。