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采用标准输送带时管状带式输送机的设计
发布时间：2013-10-25 08:43 来源：未知
在有环保要求、输送线路复杂的场合，管状带式输送机的安全和使用不断增加。但是，该设备为专利产品，由于多种原因配件（尤其是成本可观的输送带）难以获得。将通用带式输送机用输送带改型后代替专用的管状带式输送机输送带，就可以解决上述问题。但有关的输送带生产厂不能给出推荐意见，无法保证输送带的选择和供应。
采用标准输送带会带来额外的功率需求和其他影响，例如，从槽形到圆管形的过渡，在曲线段运行时有可能产生扭转，维护及运行费用增加等问题。本文讨论采用六边形托辊组形成圆管的情况。
一般来讲，对采用标准织物芯输送带的管状带式输送机的设计和校核，可采用与通用槽形带式输送机类似的方法。主要考虑的是(1)输送带在多（六或八）边形托辊组约束下的成槽性问题；(2)横向刚性引起的附加应力；(3)能耗的增加；(4)在曲线段圆管输送带的变形；(5)输送带芯层间应力的增加；(6)头尾滚筒处的过渡距离；(7)搭接处的密封情况。
1、输送带及相关参数的确定
1.1输送带
标准输送带在其宽度范围内，与圆管输送带的主要区别是，保证成槽性的纬线强度和形成圆管状并保持输送带寿命的足够强度，即纬线材料和结构。假设管状带式输送机输送带的张力是平均分布在各芯层上的，张力使输送带作用在托辊上的力更大，其反力作用在搭接部分，致使其密封性不如专用输送带密封性好，同时因输送带弯曲性差，要求较大的输送机最小弯曲半径。
用于管状带式输送机上的输送带应具有以下特点：
(1)灵活性，能适应在运行过程中以较小半径转弯的要求；
(2)好的成槽性，并能保持稳定的圆管形；
(3)输送带边缘可灵活搭接，保证圆管的封闭性；
(4)动态连续承载的稳定性，在卷曲和打开过程中，以及通过直线段和曲线段托辊组时，具有好的动态性能。
输送长度是基于经验确定的。采用一般的织物芯层，并考虑管径、弯曲段数量和被输送物料的特性，最大输送长度应可达500m。输送距离超过500 m时，通常选用钢绳芯输送带，其钢绳芯为特殊排列，以便输送带紧密搭接。采用钢绳芯带的优点是：(1)预期寿命长达10~20年，而尼龙／聚酯输送带仅为3~4年；(2)拉紧行程短，起动容易。
输送带中的增强芯层（或钢绳芯）的布置不同，其在弯曲段发生扭转的趋势也会有所不同，图
1、为扭转趋势参考图。
采用通用带式输送机用输送带代替管状带式输送机专用输送带时，建议选用大强度小厚度的输送带，使输送带的刚性（僵硬）对管状带式输送机的使用和维护的影响程度较低。
值得注意的是，刚投入使用的输送带的阻力较大，使输送机的运行状态不稳定，此时采取针对性的调整措施极为重要。经过一段时间的跑合，输送带逐渐适应了整机的特点（如加、卸料，线路布置及各零部件的结构、安装位置等），达到稳定运行状态。
1.2输送量
承载面通常限制在圆管截面积的75%以内，限制带速使托辊转数不超过600r/min(国外为750r/min，例如管径90mm，最大带速为3.5 m/s)。
必须防止超载，否则会引起托辊组损坏，并不易形成搭接密封。推荐采用硫化输送带接头。输送带应有足够的长度，以满足永久伸长和接头的维修。
由于加、卸载点与通用带式输送机有相似的工况，对易扬尘的物料来说，带速应与通用带式输送机一样。
1.3功率
功率消耗可参照通用带式输送机的设计方法计算，但应考虑输送带弯曲成形并保持圆管状、及曲线段阻力等的附加功率消耗。主要阻力是：(1)托辊、轴承及密封的旋转阻力；(2)托辊倾斜和旋转的拖动阻力；(3)输送带与托辊的接触压力，特别在弯曲段；(4)输送带挠曲时，输送带和物料产生的阻力。
可采用IS05048和DIN22101的计算方法，改进后进行计算。从实践和试验中还可获得更可靠的方法。
2、曲线段
垂直和水平曲线段半径，推荐取管径的300~600倍，例如管径300 mm时，曲线半径为90m．180m，具体取决于曲线段夹角。减小半径将会导致能耗增加，需要更强的横向增强来克服托辊的反作用。必须防止圆管状的任何变形，否则输送带将产生损坏和分层，并由于其横截面缩小而导致过载。建议采取监视措施防止圆管变形，这样可使输送倾角提高。要考虑输送带的厚�。ǜ招曰蚪┬裕┎挠跋�，必要时应进行试验。
水平弯曲时输送带有扭转的趋势，扭转量取决于实际张力的合力作用点和弯曲半径。托辊间距由其所承受的载荷决定；托辊轴承和密封较通用带式输送机的要求严格，以保证托辊的使用寿命。
3、措接密封
采用标准输送带时，延伸到输送带边缘的加强层很僵硬，难以形成有效的密封，尤其在托辊组之间，或当输送带张力的合力不作用在密封边缘处时，更是如此。最不利的情况是，输送带张力的合力作用在圆管上与搭接处相对的位置（即输送带中心线附近），此时输送带有被抬起且在搭接处打开的趋势。如遇侧风或倾盆大雨，管状带式输送机�；の锪系挠诺憬桓创嬖�。此时如果必须保证物料（如水泥、石灰粉等）干燥，就必须罩住输送机，代价更大。另外还存在一个逐渐增大的安全隐患，即输送带可能在托辊间隙处被卡住并产生意外（如撕裂等）情况。采用在面板2侧各布置3个托辊形成一组六边形托辊组的设计，可以避免上述情况的发生；或者根据所用输送带的厚度，详细设计托辊组间托辊的间隙。
虽然采用标准输送带并不十分合适，但我们可对其进行特殊处理，如去掉其边缘搭接处的增强层，或在整个带宽上采用较少的芯层，以使输送带更柔软，形成有效的密封。还可在托辊组间增设附加的压带托辊，强制输送带闭合，其代价就是使能耗增加。
4、布置
管状带式输送机必须正确布置，以保证输送带对中，头部、尾部、弯曲段和传动滚筒正常运行，同时要对输送带通过弯曲段时的扭转现象进行调整，特别要注意对进入卸料处时输送带扭转的调整。
对槽形带来说+由于通常承受较高的载荷，其下的3个托辊可有效的进行导向。对于管状输送带，张力的合力点作用在密封搭接处有助于导向。对钢绳芯带来说，钢绳芯应集中在带边缘或有2根钢绳（一边一根）可有效的传递张力。
部分研究表明，采用八托辊的形状保持辊SPK，或者采用椭圆管状代替圆管状，可能会降低运行阻力，且更适宜采用标准输送带，经济性也较好。
假设限制最大倾角的因素与通用带式输送机相似，即物料的堆积角、托辊及环境的振动、物料是否有充分流态化等，闭合的圆管状和最大的充填率可以获得较大的倾角。但我们关心的是，过充填时输送机能否正常运行？在能保持圆管的形状、保持安全运行的充填率下，输送机的绝对最大倾角如何？这些是有待解决的问题。
5、计算实例
输送机布置线路见图2，带式输送机的设计是一个重复的过程+开始时需要初选一些部件及其参数，尤其是输送带、托辊规格及间距，各部件需要核实确定，直至得到一个满意的设计结果。
5.1输送机参数
物料堆积密度lt/m3；输送量300t/h;卸料处倾角5°～20°；物料最大粒度100mm;输送带：带速1.5 m/s，带宽1100mm，型号2PN450，覆盖层厚度4 mm/3mm;环境温度-5℃；托辊组：六边形，槽角60°，直径89mm，每组托辊的总拖动力24 N，间距1.8 m。
5.2输送机圆管直径
假定充填系数为圆管横截面积的75%，圆管直径选择见表1。
根据本例的经济可行性，选择管径300 mm，带速1.5 m/s，搭接宽度取150 mm，则所需最小带宽为1100 mm。
5.3输送带和托辊的选用
六边形托辊组的实际成槽角是600，而目前输送带生产厂推荐的标准输送带的成槽角不大于45。，因此，可以考虑采用成槽角45°,闭合角90°的椭圆形状。
本例中+根据经验选用2层聚酯尼龙带即可有合理满意的槽形，并有足够的承载强度。
要根据实际经验选用输送带，并选择合适的安全系数，表2给出了安全系数的选择范围，可以看出安全系数随带强的增加而增大。
输送带生产厂通常会提供设计选用的典型标准输送带的储备安全系数，即假设输送带弯曲织物芯的特性与纬线相似。生产厂可能无法提出关系输送带寿命的增强层与覆盖层间粘接面开裂的资料，雨水将通过覆盖层侵入开裂的芯层，进一步加速输送带的损坏。
5.4功率和输送带张力
采用tVLATON提出的管状带式输送机的专用计算方法，计算出的功率约82 kW，选用90 kW电机。最大计算张力为66,7 kN，水平转弯处的张力为53.8 kN。
5.5曲线段
应该加强研究能保证输送带以圆管状通过曲线段的计算方法，目前多采用通用带式输送机的计算方法。我们已观察到一些圆管带式输送机在弯曲段输送时呈椭圆状，这将降低输送带的寿命。这种现象也临时性地减小了圆管输送带的横截面积，使物料充填率达100%+从而使得输送倾角增大。
综上所述，我们推荐输送带安全系数≥8，使输送带经过全部曲线段时，防止外侧过应力而内侧欠应力。应进一步研究经济性好的输送带曲线。
5.6过渡段
可采用通用计算方法，计算出能正常加、卸载的尾部和头部过渡段长度。重要的是要保证输送带能在正确位置搭接闭合和打开。
6、结论
上述讨论表明在管状带式输送机上应用标准输送带是可行的，但会出现降低输送带寿命和增加功率消耗等不利情况。因此，现场应备有应急的备用输送带。应掌握输送带生产厂提供的产品说明，以保证输送机的合理使用。
输送带的主要参数应包括大于450槽角时的成槽性，形成圆管状和以管状运行所需的纬线织物规格，及防止输送带分层（疲劳）的芯层增强情况。
可在托辊组间增设附加托辊以帮助形成有效密闭，但通常需要更大的功率消耗。中间附加托辊有时是必需的。
输送带生产厂也应为此类用户的选型提供必要的资料，如输送带被卷成圆管状后，其张力的合力是否作用在输送带边缘处？横向刚性、输送带芯层间应力、及搭接处的密封情况等。
