文献综述-中英文文献翻译-高速带式输送机的设计

兰摘要本文主要探讨 高速带 式 输送机设计 方面的问题 。 带 式 输送机的 输送量取决于输 送带 的速 度 、 传 送 带 宽 度 和 托 辊 槽 形 角 。 然 而 输 送 带 速 度 的 选 择 又 受 到 各 种 实 际 条 件 的 限 制 ，在 本 文 有 这 方 面 的 讨 论 。 输 送 带 速 度 也 影 响 传 送 带 的 性 能 ， 例 如 它 的 能 源 消 耗 和 它 连 续运 行 的 稳 定 性 。 一 种 计 算 输 送 带 的 能 源 消 耗 的 方 法 就 是 通 过 考 虑 运 输 过 程 中 的 各 种 能 量损 耗 来 进 行 估 算 的 。 输 送 带 速 度 的 不 同 使 得 安 全 系 数 的 要 求 也 各 不 相 同 ， 这 也 影 响 输 送带 所要求的强度 。 一 种新的计算输 送带速度对安全 系数的影响的 方法 在本文中被 介绍 。 最后 ， 输 送带速度的冲击对 各组成部分的 选择和对中转站设计 的影响也在本文中 被 讨 论。1概述过去的 研究 已经证实 使用窄 带输送机 的经济可行性 ， 输送带的速度变快要求输送带的宽度随之变宽，低速输送机适于长距离输送 。 例如 图 1-5。 现在 ，传送带 以 8m / 运 行 是 没 有 问 题 的 。 无 论 怎 样 ， 输 送 带 速 度 在 10m/0m / 术 上 是 (动 态 地 )可行的，并且也许 在 经济上 也是 可行的。本文 将输 送带速度在 10和 20m/义 为高 速 。 输 送带速度在 10m/义 为低 速 。使用高速 输 送带 的 目 的并 不 在于它 本身 。如果 使用 高速 输 送带不是经济上有利 ， 或则 ， 如果安全和可靠的操作没有保证 的 ， 那么就应该选择低速 输 送带。输 送 带 速 度 的 选 择 是 总 的 设 计 过 程 的 一 部 分 。 静 态 或 稳 定 的 设 计 方 法 决 定 了 带 式 输送机的 优化 设计 。 在 这些 设计 方法 中输 送带 被认为 是刚性 的 ， 静止的 。 这 增加了输送机稳 定 运 行 的 质 量 和 也 决 定 了 带 式 输 送 机 各 零 部 件 的 尺 寸 。 稳 定 操 作 包 括 传 送 带 稳 定 运 行时 的 张 力 、 相 对 各 种 物 料 载 荷 的 能 量 消 耗 和 相 关 的 工 作 环 境 情 况 。 应 该 体 会 到 找 到 最 优的设计 不 是一次性 的 努力，而是一个 反 复 的 过程6。优化设计 ， 开始 于优化 的决心 ， 终于符合要求的确定的控制算法和组成输送机的各零部 件 确 定 的 位 置 和 尺 寸 的 大 小 ， 例 如 驱 动 ， 闸 和 飞 轮 ， 可 由 动 态 设 计 方 法 确 定 。 在 这 些设计方法 中 ， 也 涉及 动态分析 ， 输 送带 可看作 是一个三维 的 弹性体 。 三维波动 理论被用来研究 大 的局部受 力 传输的时间 和沿 输 送带 的 干扰传输 的 位移 7。 在这种理论 中 ， 输 送带被2划分成一系列的有限元 。 有限元 一体化为 有弹性 的弹簧 和 块 。 有限元素的结构性特征 能代 表 输 送 带 的 流 变 特 征 。 动 态 分 析 产 生 在 动 态 操 作 时 输 送 带 产 生 的 张 力 和 能 量 消 耗 ， 例如在 带 式 输送机 启动 和 制动时 。本文 主要讨 论高速 输送机的 设计 ， 特别是使用高速 输 送带对 输 送带 在 能源消耗和安全系 数 要 求 方 面 的 影 响 。 使 用 高 速 输 送 带 也 要 求 输 送 机 的 各 零 部 件 有 高 可 靠 性 ， 例 如 托 辊组 应 达 到 所 要 求 的 使 用 寿 命 。 高 速 带 式 输 送 机 设 计 的 另 一 个 重 要 方 面 是 高 效 率 的 装 料 和卸载的合理 安排。 这些方面 在本文中 将被简单地 讨 论。 最低 成本 在传送带宽度 围内 2。 所要求 的 输送 量 可 以 在 这 个 传 送 带 宽 度 范 围 中 选 择 和 也 可 以 选 择 符 合 输 送 量 要 求 的 任 何 必 要 的 输 送带速度 。 图 1例子显示 了 传送带速度和传送带宽度的组合 所 达到 的 具体 输送机的输送 量 。在 本 例 中 假 设 ， 物 料 的 容 积 密 度 是 850kg/ 炭 )， 并 且 槽 形 托 辊 的 槽 角 和 附 加 角 分 别为 35和 20。图 1： 各 种输 送带 的 宽 度 相 对 不同 的 输 送 量 的 熟 送 带 的 速 度然 而 传 送 带 速 度 选 择 又 被 实 际 工 作 环 境 限 制 。 第 一 个 方 面 是 传 送 带 的 可 成 槽 性 ， 在图 1没 有 给 出 与 输 送 带 强 度 (规 定 值 )的 联 系 ， 这 部 分 取 决 于 输 送 机 的 长 度 和 海 拔 。 为 使送 带 的 可 成 槽 性 被 保 证 必 须 选 择 传 送 带 宽 度 和 强 度 。 如 果 输 送 带 没 有 充 足 的 可 成 槽 性 就不 会 有 适 当 地 运 行 轨 迹 。 这 导 致 传 送 带 连 续 运 行 的 不 稳 定 ， 特 别 是 高 速 传 送 带 ， 这 是 不允许 的。 通常，传送带制造者期待 输送机空载时， 40%传送带宽度 上进行着直线运行 ， 并且与承载托 辊的正 常接触 。第二方面是空气在传送带 上 相对疏松固体物料的速度 （ 空 气 相对速 度 )。 如果相对空速 超 出 某 些 极 限 后 灰 尘 将 产 生 重 要 影 响 。 这 特 别 是 对 矿 井 产 生 了 潜 在 问 题 影 响 ， 因 为 矿井为了通气存在 向下气流。空速的相对极限取决于四周情况和粒状材料特征。第 三 个 方 面 是 带 式 输 送 机 系 统 引 起 的 噪 声 。 随 着 传 送 带 速 度 的 增 加 ， 噪 声 级 别 也 通常增加 。 在住宅区噪声级限于 65虽然噪声级受 输送机的 支持结构和 输送机的覆盖层的设计的影响很大，这也是选择 输 送带速度的一个限制因素。 输送机系统的能 量 消耗随传送带速度的变 化而 变化 ， 这 将在第 3部分 中论述 。 为了 节 省 能 量 ， 传 送 带 速 度 应 调 整 与 供 料 点 的 粒 状 物 料 特 性 匹 配 。 如 果 传 送 带 正 在 满 载 运行 ， 那么它应该 运行 在高 (设计 )速度 。 传送带速度可以在物质 (容量 )输入点 进行 调整 。 这将 维 持 传 送 带 在 带 槽 内 的 连 续 装 填 和 在 传 送 带 的 连 续 的 粒 状 材 料 的 装 载 。 传 送 带 带 槽 在恒定的装填 时 产生一个最 优 的装货比率，并且每个 输送物 料单 元被 期望消耗能源量 最 低 。比较 各种 传送带速度 不同的输送机 能源消耗 相差 将 近 10%8。与提供的 各种 粒状 物 料流的 相对应的不同的 传送带速度有以下好处：在装载区的传送带 有 较少 的磨损更 低噪声 辐 射通过减少输送带的张力 ， 可以避免 传送带在凹面曲线的传送带 的提升 ， 也可以改善输送带的定位 不足 包括：驱动和制动系统的可 控 性的投资成本伴随 传送带速度 变化的 放电抛物线 的 变 化在一个输送机系统中控制系统要求控制 输送机各 个输送部分恒定的高 速 传送带 的预紧力在 托 辊的 上 恒定的 大 粒状 物 料装载一个 预先 节能 的 分析 将决定设计 安装更加昂贵，更加复杂的输送机系统是否值得。3能源消耗客户 可能要 求输送机系统的能源消耗的规格，例如定量 限制 最大值 计 划 的 线 路 上 满 足 运 输 疏 松 固 体 物 料 的 设 计 要 求 。 对 于 长 距 离 运 输 系 统 ， 能 源 消 耗 主要取决于 托辊 工作 时所 克服 的压力的抵抗力 9。 这传送带抵抗 力 ， 依据经验是 由于 托 辊 上的 胶 带 覆 盖 层 的 黏 弹 性 (被 延 迟 的 时 间 )在 受 压 时 产 生 的 。 对 于 厂 内 的 带 式 输 送 机 ， 在 受载 区 域 运 行 时 所 受 侧 抵 抗 也 影 响 的 能 源 消 耗 。 侧 抵 抗 包 括 发 生 在 输 入 点 物 料 加 速 度 的 抵抗 和 在滑道的侧面上的摩擦和抵抗。皮 带 输 送 机 的 必 需 的 推 进 力 取 决 于 总 摩 擦 阻 力 和 总 物 质 提 升 力 的 总 和 。 摩 擦 阻 力 包括 滞 后 损 失 ， 它 可 以 认 为 作 为 黏 摩 擦 (与 速 度 有 关 )的 组 成 部 分 。 ， 但 它 不 能 在 最 大 推 动 力4时 确 定 输 送 机 系 统 的 能 源 消 耗 是 否 是 合 理 。 比 较 不 同 的 运 输 系 统 的 能 源 消 耗 的 最 佳 的 方法将比较他们的运输效率。 多 方 法 比 较 运 输 效 率 。 第 一 种 ， 也 是 广 泛 被 运 用 的 方 法 是 比 较 等 效 摩 擦 因 子 ，例如 使用等效摩擦因子的好处是它可 以看作是 一条空 载 的传送带。 使用一个 等 效 摩 擦 因 子 缺 点 是 它 不 是 单 纯 的 效 率 数 字 。 它 也 考 虑 到 传 送 带 的 质 量 ， 托 辊 的折算质量和被运输的材料的 质 量。 一个 单 纯的效率数字，仅考虑到被运输 物 料的 质 量。第二个方法将比较运输费用 ， 如 。 使用运输费用的好处是 这 个 数 字 因 管 理 目 的 而 广 泛 应 用 。 使 用 运 输 费 用 的 缺 点 是 它 不 直 接 地 反 映 输 送 机 系 统的效率 三 、 多 数 “ 单 纯 的 ” 方 法 是 比 较 运 输 中 的 损 失 因 数 10。 运 输 损 失 因 数 是 基 于 克 服 摩擦 损 失 的 推 进 力 的 要 求 和 运 输 工 作 之 间 的 比 率 而 定 的 (忽 略 驱 动 效 率 和 功 率 损 失 或 者 粒状 物 料 的 上升 /降低 的要求 )。 运输工作被定义 为 粒状材料被运输的数量和平均运输速度 。使用运输损 耗因数 的好处是他们可以与其他交通工具运输比较损失因素，象卡车和火车 。缺点是运输 损耗因数 取决于材料的被运输的数量 ， 暗示它不能 认为 是为一台空 载 的皮带输送机。下 面列举了 一 些 运输系统 的 运输 损耗因数来 说明 这个 概念：连续 运输：泥浆运输 大约为 带输送机 大约在 动的 喂料机 在 之间气力输送机 大约为 10不连续 运输：船 安全系数 在 车 约为 车 约在 滚筒抵抗力对于长的陆上 运输 系统 ， 被完成的工作主要取决于克服 滚筒 抵抗 力的 能源消耗 。 滚筒被做 成 象钢或铝的相对地坚硬材料，而 输 送带 的覆盖层 由橡胶或 因此 输 送带的底部 覆盖层 传送带 在滚筒上移动产生凹痕 ， 这归因于 传送带 的 重量和粒状 物料 的 重 量 。 传 送 带 的 底 部 覆 盖 层 的 压 缩 部 分 的 恢 复 ， 由 于 它 的 黏 弹 性 将 花 费 一 些 时 间 。输 送带的 底部覆盖层在这个 时延 中将 在传送带和 滚筒 之间 产生了 不对称 应力 ， 看图 2。 这个 抵 抗 抵 抗 力 的 合 力 的 量 称 为 滚 筒 的 抵 抗 力 。 这 力 的 大 小 取 决 于 覆 盖 层 材 料 的 黏 弹 性 ，滚筒 的半径 ， 传送带 的重力 和疏松固体物料的重量和传送带在垂直平面的 产生 曲线 的 曲率半径。图 2： 传 送带 和 滚 筒之 间引 起的 不 对称 应 力 7知道滚筒的 抵抗 力与 传送带速度 的关系对 适当的选择传送带速度 很 重要 11。图 3： 典型 胶 面 滚筒 的 损失 因素 7首先 ， 滚筒的 抵抗 力 取决于 作用 在传送带的 上的 垂直载 荷 ， 是传送带和粒状材料重量的总和 。 如果在传送带的垂直 面内 装载 因数 减 少 2那么 滚筒 抵抗 力随之 减少 可以认 为 输 送 机 的 输 送 能 力 是 随 着 传 送 带 速 度 的 增 加 而 使 大 块 物 料 装 载 随 之 减 少 。 所 以 ， 随着传送带速度的增加， 滚筒的 抵抗 力会 成比例减少。其 次 ， 滚 筒 的 抵 抗 力 取 决 于 槽 型 托 辊 的 大 小 。 如 果 滚 筒 直 径 因 数 增 加 2那 么 滚 筒 的抵 抗 力 因 数 就 会 随 之 减 少 一 般 来 说 槽 形 托 辊 直 径 随 着 传 送 带 速 度 的 增 加 而 增 加 ，但也受到 轴承 必要的使用寿命的 限制。 随着传送带速度的增加， 滚筒的 抵抗 力会 减少。第三 ， 滚筒的 抵抗 力 取决于传送带的 覆盖层 材料的黏弹性 。 这些 特性 取决于变形率 ，看 图 3。 在 它的 转 弯处的 变 形率取决于传送带 覆 盖层 的 变形区域的大小 (根 据传送带 和 最大块度 )和传送带速度。 一般来说 滚筒的 抵抗 力 随着变形率的增加 而增加 (围绕速度 )， 但仅 是一个相对地小 的量 。第 四 ， 滚 筒 的 抵 抗 力 取 决 于 传 送 带 的 覆 盖 层 的 厚 度 。 如 果 后 覆 盖 层 厚 度 增 加 因 数 2那 么 滚 筒 抵 抗 力 随 之 增 加 因 数 随 着 传 送 带 速 度 的 增 加 ， 传 送 带 覆 盖 层 的 磨 损 量 也6增量，则 滚筒 抵抗 力也 增加。应该体会 滚筒 抵抗 力 ， 虽然重要 ， 不是唯一的速度 依靠的阻力 。 例如 槽形托 辊的 抵 抗力 取决于垂直的装载 和 他们旋转的速度 。 垂直的装载的作用 ， 直接地取决于传送带速度 ，是 主要方面 。 旋转的速度的作用 影响较 小 。 另一抵抗 力的产生是 由于疏松固体物料在输入点的加速度 。 假设 粒状材料直接落在传送带上 ， 这抵抗 随着 传送带速度二次方地增加 。特别是厂内的 皮带输送机 ， 这 力的 影响 很 小 。例子 要说明上 述 被谈论的概念让 我们 考虑一条 输送 量 为 5000 传送带 。 槽形 托 辊 角 度 ， 附 加 角 度 和 物 料 密 度 各 自 取 35， 20和 850kg/m 3。 图 4显 示 达 到 必 需 的5000传送带宽度 和 传送带速度 的关系 。 这个图 与 图 1有些相似。图 4图 5和 6显 示 在 固 定 输 送 带 速 度 要 求 时 传 送 带 的 强 度 和 的 驱 动 力 的 关 系 。 所 需 传 送带 驱动 力减少 ， 在图中可以看出 随着传送带速度的增加 ， 驱动 力 的 增加 ， 输送带强度下降 。图 7显示 不同 传送带速度 的 损失因 数 和 。 运输损失因素总是高于 因为 积 (在分母 )，而运输损失因素只 考虑了 疏松固体物料的 体积 。 直 观 地 ， 可 以 认 为 在 高 速 传 送 带 速 度 范 围 将 有 经 济 上 最 优 的 传 送 带 速 度 。 然 而 最 优的传送带速度 选择 ，要求 有 更多信息并且 它 超出 了 本文的 讨论 范围之外。图 5 图 6图 的 抵 抗 力 取 决 于 传 送 带 的 覆 盖 层 的 黏 弹 特 性 ， 如 前 部 分 所 述 。 这 暗 示 滚 筒 抵 抗力 可 以 通 过 选 择 今 天 在 市 场 上 可 利 用 的 一 种 特 别 的 滚 筒 覆 盖 (橡 胶 )化 合 物 来 减 少 。 使 用这种特别化合物 将增加一个小的成本 ， 但是 这个成本 可以通过使用一种正常耐磨的化合物作为覆盖层的 上层覆盖的 来 限制。 这 个 情况 要求充分地 利 用底部化合物的节能作用。滚筒的 抵抗 力的定量表征 是 这个滚筒 抵抗显示 为 1/3， 其中棕褐色是损耗角和 物的存贮模数。 合 理的 滚 筒 抵 抗 力 表 现的化合物显示在 。 图 8显 示典型的介 质 对 优良 橡胶的显示 。 在 这 个图 中也 能被看 出 ： 一种具体橡胶化合物 的 选择 在一定的工作环境温度下对 皮带输送机能源消耗的影响 ， 。必须做出一 个 评论 (警告 )。 如果仅一位传送带制造商提供 这个输送带 ， 这种 低 滚筒抵抗 力 化 合 物 的 特 别 传 送 带 就 不 应 被 选 择 。 在 那 种 情 况 下 ， 使 用 时 ， 只 要 选 择 可 以 执 行 输送 机 系 统 要 求 与 它 的 设 计 规 格 相 符 的 传 送 带 就 可 以 。 选 择 这 种 输 送 带 制 造 商 超 过 一 位 ，那么选择阻力上限被限制的输送带是更好的， 花费 的成本方面来说 也 是 明智 的 ，图 8： 在 某 温 度 情 况下 滚筒 在 四 种 不 同橡 胶的 抵抗 显示4安全因素的要求为 了 满足 设 计 要 求 ， 和 都 提 供传送带装载可允许 的 安全 系数 (极限 。 二种类型的安全 系数 是 可以区分的 ： 稳定连续 运行时 的安全系 数 和 不 稳 定 运 行 时 的 安 全 系 数 。 一 般 来 说 在 稳 定 连 续 运 行 时 的 安 全 系 数 是 依 据 以 下 要求给出的 ：（ 1） 稳定 式 (满载 和 空载 ，夏天和冬天 )和非 稳定式的 传送带 张力8（ 2） 输 送 带 的 张 力 来 自 于 水 平 和 竖 曲 线 的 额 外