（机械工程专业论文）带式输送机多滚筒驱动的特性研究.pdf

摘要 具有两个及两个以上传动滚筒的驱动系统称为多滚筒驱动系统，本 文通过对带式输送机多滚筒驱动的基本特性，串接双滚筒驱动圆周力分 配和张力分布，头尾双滚筒驱动的基本特性，双滚筒驱动的功率分配， 多滚筒驱动电机实际转矩不均衡调节措施和效果分析，系统阐述了胶带 输送机多滚筒驱动的张力确定，功率分配及其运行调整。 关键词：滚筒；圆周力分配；张力分布；功率分配；电机；液力偶合器。 a b s t r a c t h a v et w oo rm o r ed r i v e p u l l e y d r i v e s y s t e m ，k n o w na s m u l t i p u l l e yd r i v es y s t e m ，b a s e do nm u l t i - r o l l e rb e l tc o n v e y o r d r i v e nb yt h eb a s i cc h a r a c t e r i s t i c so fn d d r i v e nd r u mc i r c l et e n s i o n p o w e rd i s t r i b u t i o na n dd i s t r i b u t i o n ，i n c u r a b l ed o u b l e r o l l e r d r i v e n b a s i c c h a r a c t e r i s t i c s ，d o u b l e - r o l l e r d r i v e np o w e rd i s t r i b u t i o n m u l t i p u l l e yd r i v e nm o t o rt o r q u ea c t u a lu n e v e nr e g u l a t i o nm e a s u r e s a n de f f e c ta n a l y s i s ，s y s t e m a t i c a l l ye x p o u n d e do nt h eb e l tc o n v e y o r m u l t i r o l l e r d r i v e nt e n s i o n i d e n t i f i e d ，p o w e r d i s t r i b u t i o na n d o p e r a t i o na d j u s t m e n t k e yw o r d s ：r o l l e r ；d i s t r i b u t i o no ft w i s t i n gf o r c e ；t e n s i o n d i s t r i b u t i o n ：p o w e rd i s t r i b u t i o n ；e l e c t r o m o t o r ；f l u i dc o u p l i n g t y p e s 辽宁工程技术大学j 二程硕士学位论文 l 概述 带式输送机是当代最为得力的输送设备之一，在整个输送机范畴中，它是应用最为 广泛的一种设备，它的产生已有近二百年的历史了，现己成为冶金、矿山、水泥、码头、 化工、粮食等行业最主要的运输工具。早期带式输送机由于其功率小、运距短、速度低， 应用受到一定限制。进入上世纪6 0 年代末，带式输送机技术有了较大发展，随着物流技 术的发展，带式输送机逐渐成为输送散料最可靠、最经济的设备之一，自上世纪8 0 年代 以来，更是进入了一个崭新的发展阶段，具体表现为：大运量、长运距、高速度、大功 率、多品种等。 据调查，目前国际上带式输送机最高带速已超过l o m s ，最大带宽增至4 m ，运量 最高可达3 0 0 0 0 t h ，单机最大装机容量达6 2 0 0 k w ，多机串联运距可达2 0 0 h n 带式输送机的最新发展方向是呈现长距离、大运量、高速度、集中控制等特点。与 其他运输设备( 如机车类) 相比，不仅具有长距离、大运量、连续运输的特点，而且运 行可靠，易于实现自动化和集中控制，经济效益十分明显。带式输送机运行维护费用远 远低于公路汽运方式，而且只要生产时间超过5 年，带式输送机的输送方式比公路汽运 的总投资要小得多；所以能实现带式输送机输送的场合般都采用连续的带式输送机输 送。国外对于长距离地面输送带式输送机的研究和使用较早，主要用于港口、钢厂、水 泥厂、矿山等场合。 随着大运量、长运距、高速度、大功率带式输送机的出现，为满足实际需要，驱动 单元由原来的单滚筒驱动转化为多滚筒驱动。本文通过对带式输送机多滚筒驱动的基本 特性，串接双滚筒驱动圆周力分配和张力分布，头尾双滚筒驱动的基本特性，双滚筒驱 动的功率分配，多滚筒驱动电机实际转矩不均衡调节措施和效果分析，系统阐述了胶带 输送机多滚筒驱动的张力确定、功率分配及其运行调整。确保大运量、长运距、高速度、 大功率带式输送机的安全稳定运行性能。 辽宁工程技术大学工程硕士学位论文 2 2 滚筒驱动的基本特性 2 1 滚筒驱动时的胶带张力与圆周力的基本关系 驱动输送机所需要的力系通过驱动滚筒与输送带两者表面之间的摩擦，由驱动滚筒 传递到输送带，也就是说为了传递动力使输送机运行，在输送带趋入和奔离驱动滚筒时， 必须成张力差( 一般情况，趋入点的张力较大，奔离点的张力较小，但在倾斜下行且有 功率反馈时，则相反) ；这个张力差( 又称“有效张力，) 由驱动能源装置( 电动机耀供 胶带输送机运行时，胶带在驱动滚筒上不。打滑”的临界条件是： 孚：( 2 - 1 ) 这就是柔性体摩擦传动的“欧拉公式”。相应可得到( 见图1 - 1 a ) ： f = s j s s - - s 。( 1 ) ( 2 - 2 ) f s 产南( 2 - 3 ) s j 岳 ( 2 呦 式中 f _ 唷效圆周力( 以下简称圆周办) s 广驱动滚筒紧边张力( 对水平、烦科提升和无功率反馈倾斜下行的情形，为胶带 在驱动滚筒上趋入的点张力：对有功率反馈倾斜下行时，则为胶带在驱动滚筒上奔离点 张力) ； s 广驱动滚筒松边张力( 除有功率反馈倾斜下行输送机为趋入点张力的情形外， 其余皆为奔离点张力) ； 0 输送带绕在驱动滚筒面上的几何围包角度，简称全包角，单位为弧度； 滚筒表面和输送带工作面之间的摩擦系数( 又称，粘着系数，) ； p 自然对数的底数， e - - - 2 7 1 8 。 胶带张力与圆周力的基本关系式( 2 - 1 ) ( 2 4 ) ，当z 为摩擦系数的实际值时，为不稳 定的临界状态。正常运行时，实际的圆周力f 和紧边张力s j ，应小于或远小于临界条件 ( 2 1 ) 和( 2 - 2 ) 的数值，即 辽宁工程技术大学工程硕士学位论文 s j s i e 坤 f s s ( p 矽一1 ) ( 2 5 ) ( 2 呦 8 ) 包角冤分利用( 临界) 情形b ) 包角禾无分利用( 正常运行) 情形 图2 - 1 胶带在驱动滚筒( 头部) 上的张力变化 当松边张力s 。和实际摩擦系数为一定时，只有包角口中一部分( 用。表示) 用来 传递动力( 见图2 - - l b ) 即： s j o = s s e 矽 ( 2 7 ) f - - s 。( p 胛一1 ) ( 2 - 8 ) 临界状态时输送带紧边张力极限值s j 与实际运行时输送带紧边张力s j o 之比值( 用 k 暑) ，反映输送带不产生打滑的安全容量，可表述为 k s = s j = e , “( o - o o ) ：e 孵 ( 2 9 ) 其中只= 口一岛，称为“安全角”( 即包角口中被利用的安全储备部分) ；岛可称为“摩 擦角”( a p 包角0 中被利用、靠摩擦传递动力的部分) 。 当摩擦角岛等于全包角口时，安全角巴为零，输送带和驱动滚筒之间防打滑的安全 容量k s = e 砖；e 8 = l ，没有安全储备，当摩擦角岛小于全包角口或安全角6 1 f 大于0 时，不产 生打滑，；u ；e o 、q 可相应表述为 岛2 吉上万誓( 弧度) ( 2 l 。) 或岛2 去工叫丽f + 1 ) c 1 1 ) 辽宁工程技术大学工程硕士学位论文4 2 2 滚筒驱动的影响因素 ( 1 ) 包角0 由式( 2 7 ) ( 2 - 9 ) n - j 以看, q 4 ：当防打滑安全容量k 一定的情况下，o j = o - 岛亦一定( 假 设不变) ，增大包角口，相应皖亦随之增加同一数值，从而使得圆周力f 增大( 在松边张 力s 。不变时) 或者松边张力s 。减小( 在圆周力f 不变时) 。 对于单滚筒驱动，一般为0 为1 8 0 0 ，若带有增面滚筒时o 可增至2 4 0 0 ；如果需要更 大包角0 ，就只好采用双滚筒驱动或三滚筒驱动了。 ( 2 ) 摩擦系数 摩擦系数对滚筒驱动的影响跟包角矽的影响规律相同，即当防打滑安全裕量k 一定的情况下，岛亦一定( 假设全包角0 不变) ，增大摩擦系数，就使得圆周力f 增大( 在 松边张力s 。不变时) 或者松边张力s 。减小( 在圆周力f 不变时) 。 钢制光面滚筒摩擦系数u 较低，而在钢制滚筒表面带有人字( 或菱) 形刻槽衬胶时， 值较高；特别是在潮湿、粘污状态，后者( 要注意橡胶人字形槽纹的箭头方向逆胶带 运行方向布置，菱形则无方向问题) 比前者高出2 4 倍。在这种潮湿、粘污状态下。带 有人字( 或菱) 形刻槽衬胶滚筒比钢制光面滚筒传递的圆周力也提高( 对不带增面滚筒的 单驱动) 约3 到6 倍。 ( 3 ) 松边张力s 。 当摩擦系数和包角p 不变时，增加松边张力s s ，圆周力可成比例提高( 紧边张力 亦相应提高) 。松边张力s 。所需要的数值是靠胶带输送机的拉紧装置来提供具体来说， 拉紧使输送带产生初拉力( 用s 。表示) ，增加松边张力s 。，就要增加初拉力，反之亦然。 初拉力s 。跟松边张力s 。之数量关系取决于输送机的布置和驱动方式。下面以重锤 式拉紧装置为例，分别就头部驱动的水平输送机( 图2 - 2 ) 尾部驱动的水平输送机( 图2 - 4 ) 和头部驱动的倾斜上行输送机( 图2 3 ) 的几种典型布置，讨论一下驱动滚筒松边张力s s 和输送带初拉力s 。跟重锤式拉紧装置重锤配重g p 之相互关系。 对头部驱动的情形，为保证驱动滚筒( 头部) 一定的松边张力s 。，当重锤拉紧装置设 在尾部滚筒处，胶带初拉力为 s c - - - - - s + w h z 辽宁工程技术大学：l 程硕士学位论文 5 当重锤拉紧装置设在头部滚筒处，胶带初拉力即为胶带松边张力，即 s c - - - s 头部驱动向上提升倾斜输送机，重锤拉紧装置设在尾部滚筒处，初拉力按下式确定 s c - - - s s + w k - s b 式中s b 为输送机下分支胶带自重产生的附加张力： s s = w 刨l _ , s i n 口= w v l - i 其中送机长度 口倾斜角 w b - 胶带单位长重量 输送机上分支( 承载段) 阻力为w 。z ；单位长度重量为w 6 ，相应的附加张力为 s o = w o l s i n 口= w o h 相应的重锤拉紧装置总重g ：为两倍的初拉力s 。， g 电十g 旷- 2 s c g p = 2 s e - g o 式中g i 一重锤重量 图2 - 2 头部驱动的水平带式输送机 g 0 - 配重箱自重 如驱动滚筒上下两胶带分支不平行( 带增面滚筒) ，如图2 - l 所示，重锤配重应为尾 部滚上下两边初拉力s 。的矢量和在水平拉紧方向的投影减去重锤箱白重。 对尾部驱动水平输送机情形，尾部驱动滚筒胶带奔离点张力为s 。，头部滚筒趋人点 和奔离点的张力为s s + w 。，尾部驱动滚筒趋入点最大张力为 s j = s s + w e + w d 辽宁工程技术大学工程硕士学位论文6 图2 - 3 头部驱动的倾斜向上带式输送机 图2 - 4 尾部驱动的水平带式输送机 或者有效圆周力为f = s j - s s = w z + w d 因而当重锤接紧装置放在头部时，胶带初拉力为 s c - - - s s + w 胆 重锤拉紧装置总重量 g z - 2 ( s s 十w d 粥i + s j 2 3 驱动滚筒和输送带之间防打滑安全性的分析 ( 1 ) 摩擦系数计算值小于实际值带来的安全储备 胶带输送机在设计时，按规范或手册中所选用的摩擦系数并不是实际的摩擦系数 值，这是因为影响实际摩擦系数的因素很多，诸如输送机的使用条件、输送带跟滚筒问 的单位压力、输送带相对滚筒的弹性滑动速度、滚筒衬胶和输送带覆盖胶的硬度以及胶 带和驱动滚筒接触表面的状态等等，故实际摩擦系数值变化范围较大，在设计阶段难以 予先确定，只好选用带有较大安全裕度的额定值( 条件值) 来计算圆周力和张力之间的关 系。 假定胶带和驱动滚筒之问的实际摩擦系数用z 表示，设计选定( 手册、标准、规范 辽宁工程技术大学工程硕士学位论文 7 中) 的摩擦系数( 计算的额定值) 用表示，当包角口和松边张力s l 不变时，设计确定的 圆周力( 用f 表示) 为 f - - s , ( p 埘一1 ) ：墨。分一1 ) ( 2 1 2 ) 一般情况下 ，等们 l 所以e o e j e 输送机设计时，由于滚筒和胶带的摩擦系数是按额定值选取，所要求传递的圆周力 是按电机额定功率换算的，虽然计算是按全包角口( 胶带绕在驱动滚筒上的全部围包角) ， 实际上仍留有一定的防打滑安全裕度，相当留有一定的安全角b = 口一岛，一定的安全 角易，给输送机运行中驱动滚筒圆周力带来的安全裕量( 用k 爿c 一k p 表示) 为 k - 等= 皂1 = e ，( e - e 矗j ( 2 - 2 0 ) ep 加一 一l 、 ( 4 ) 载荷工况变动或起动制动时打滑安全性的分析 用一衬胶滚筒单驱动( 不带增面滚筒) 为例，看看胶带输送机防打滑的安全裕量有多 大? 驱动滚筒包角e = 1 8 0 0 ，对人字形衬胶滚筒在潮湿条件下的摩擦系数，按e l 本n c 标 准为0 2 5 。按西德d i n 2 2 0 1 为0 2 5 0 3 0 ；取= o 2 5 o 3 ：实际的摩擦系数根据国 外测定结果在o 3 o 6 之间波动取：旦l ；堂：0 4 5 ，则 皖= 告口= 警n - = 0 5 5 6 # 一0 6 6 7 ，r 谚= o 4 4 4 7 0 3 3 3 # 万e 。- 1 = 菇等乩明以6 ， k o = 丝* 1 1 p | 因此k = i 1 ) “1 9 9 2 6 1 ) = 2 1 9 2 8 7 胶带输送机正常运行时可能产生的载荷波动乃至超载运行、起动( 特别是带料起动) 时的最大张力或所需传递的圆周力，是由异步电机临界转矩来决定，而异步电机的临界 转矩一般约为额定转矩的2 2 5 倍左右在实际运行中，都采取措施使胶带在起动和 制动时的最大张力不超过稳态运行额定值的1 4 1 6 倍，相应的最大圆周力也不会超过 稳态运行值的1 4 1 6 倍，k - - - 2 1 9 2 8 7 这个数值完全满足这个要求。因此，由于输送 机在设计时按规定选取的驱动滚筒和胶带之间摩擦系数比实际值小很多( 虽然仍按全包 角0 计算) ，实际运行时只要有控制带料起动和制动的平稳措施，就不会产生打滑现象； 辽宁工程技术大学j ：程硕士学位论文 9 故在设计和运行中既不必在包角上e 打折扣，亦不必再验算起动和制动时的打滑条件。 2 4 “欧拉公式”的实际意义 假设绕在驱动滚筒上的柔性体不可伸长，防打滑的临界条件如式( 2 一1 ) 所表述当 s 墨j 乞单位长度的胶带沿岛弧段内从b 点到a 点时，在单位时间内单位长度的缩短量 为( 巳- 乞) l e a s ，相应的速度减小量为，2 ( 0 一瓦) ，即 、一文s | 、v | 或螂( 勺一毛) 屹( 2 - 2 1 ) 式中y = ( 勺- ) 巧= 去( 墨一只) 。= 石f y a v 就是弹性滑动速度( 相对驱动表面，其方向与驱动滚筒周速方向相反，v 为驱 动滚筒表面周速；s j 为驱动滚筒紧边张力；s 。为驱动滚筒松边张力；f 为有效圆周力；a 为胶带断面积；e 为弹性模量) 。 辽宁工程技术大学上程硕士学位论文 3 串接双滚筒驱动的圆周力分配和张力分布 3 1 双滚筒驱动的基本计算原理 考察两个滚筒串联布置在胶带空载分支上( 见图3 - 1 。第一滚筒的松边张力等于第二 滚筒的紧边张力，即 s , - - s 2 j ( 1 ) 两滚筒围包角全部利用( 按实际摩擦系数计算) 根据欧拉公式( 2 1 x 2 4 ) ，对第一滚筒和第二滚筒分别有 f l - - - s k ( e 一 一1 ) f 2 = s 2 永4 ：0 2 - 1 ) 显：垒；。m s 2 ls 2 | 故两个串联驱动滚筒圆周力之比( 用蚧表示) 为 蚧叫 错 ( 3 - 1 ) ( 3 - 2 ) 一般情况的双滚筒驱动时，为充分利用全部围包角( 即处于防打滑的l f 缶界条件时) ， 第一滚筒传递的圆周力f l ，永远大于第二滚筒传递的圆周力f 2 。 一v 圈3 - 1 两个驱动滚筒串联布置在空载返回分支( 靠近头部) 实际上，由于瓦s b ，i s 2 j = p 印2 辽宁工程技术大学工程硕士学位论文 里彗；垒显：显：。me e u 2 8 2 s，岛，s，最，是，03) = e m + 2 如) 这就是说，两个串联的驱动滚筒，等效于e 埘z p “岛怕 的单滚筒驱动。当h = 鸬 时，e = e 州 + 哪，相当于包角增大到口= 只+ 岛的单滚筒驱动。 ( 2 ) 两滚筒围包角未全部利用( 按实际摩擦系数计算) 由欧拉公式( 2 - 7 ) ( 2 - 8 ) ，对第一滚筒和第二滚筒分别有 f - - s i s ( e z ；e - 1 ) = s l “e 一1 ) f 2 = s 2 s ( e 如d = s 2 。( e 编1 ) ( 3 - 4 ) 孚：孚：砂：气： s 2 ss 2 i “ 故两个串联驱动滚筒圆周力之比f l f 2 ( 用驴_ 表示) 轳瓮 炸轳错 ， 按额定摩擦系数( 手册、规范中的数值) 和全卺角p 计算，相当于在实际摩擦系数 工作下( ) 包角口的一部分( 占o ) 被利用：口o = 竺p 。 同样，在双滚筒驱动时，为保持两个驱动滚向围包角一定的安全储备，第一滚筒传 递的圆周力f l 永远大于第二滚筒的圆周力f 2e p w ， 1 两个串联驱动滚筒，按额定摩擦系数“、以和全包角口i 、口2 计算，等效于e “ + 正 的单滚筒驱动，即 f z - - s s 2 e 一日+ 胁 0 - 6 ，a ) 当“= 厶- - p 时，e t 如+ 正 = e 鹏+ 如) = e 加 ( 3 石 b ) 相当于围包角增大到e = e l + 口2 的单滚筒驱动 辽宁工程技术大学工程硕士学位论文 ( 3 ) 给定总圆周力f ：和圆周力分配比p ，求出两驱动滚筒相应的包角串联两驱动滚 筒传递的总圆周力为 f z - - f l + f f - - s l s ( e 如1 卜鼠( c 如1 ) = s 2 j ( c “b 1 卜s 2 知疋 1 ) = s 2 。( e 鹏( e 4 ；巩一1 ) + e 觑1 = 阮( e ( 旃+ 正 ) 1 ) ( 3 7 ) = e ( 如+ f a ) 气。( ，o ( 3 8 ) 则有 f z - - $ 2 s ( e 9 2 - 1 ) ( 3 - 9 ) 同样可求得： f z - - - $ 2 。( e 鹏) z - - 1 )( 3 1 0 ) e 肺z = e ( q o o l + 蹦。2 ( 3 1 1 ) 下面导出给定e 棚z ( 或e 胁z 和时相应的包角( 用一表示) 分配： 将e _ ：以；e l ( _ 曾) z 一“口i l 【根据式( 3 8 ) 】代入式( 3 5 ) 中，有 蚧铲饥w m 高 作e m k 刊 蚧鼍( 9 饥) 2 - c 川盼“l 因此 一等筹 甲f + e f 。j 将e _ ip 1 l = e f 苫) 正“ 【根据式( 3 - 8 ) 】代入式( 3 - 5 ) 中，有 辽宁工程技术大学工程硕士学位论文 一 ! = 因此 炸正砖丛竺：兰! 三! p 2 l e 脚2 蚧蚧= e ( 砌2 - e 正口j e 砒；鉴芷： 睇+ 1 ( 3 1 3 ) 上面式中的e 曾k 可予先给定或按e 胛k = s 生, 2 + 1 求出。 特别需要指出，当按上式求得的研、是根据实际的f i 、f 2 ( 或啪蚱和堤) 按额定摩擦系数算出的包角，若q 大于全包角岛，应取岛作为研或者谚大于全包角 岛，应取岛作为绣。一般情况当给定的婚小于按式( 3 5 ) 求的数值时) 。求得的织大于全 包角岛，而研小于全包角q 。此时由于6 i 用岛替代( 利用的包角减小) ，第2 滚筒松边张 s ：，；l “j 矿“一t ， s ：i 矗 白 豇：蜀 。 凸 断 踟 一岛 西 岳：甜出 一 盅= 晶8 2 3 - 2 申接双滚筒驱动时的张力分布( 4 ：鸬：鸬情形) 3 2 串接双滚筒驱动时，圆周力分配及张力确定 假设两驱动滚筒的摩擦系数( 额定值) 和包角均相同( 图3 - 2 ) ，即“：正。和 q 2 岛= 护 辽宁工程技术大学= 程硕士学位论文 当圆周力按( 3 - 5 ) 式求得的蚧值进分配时，两驱动滚筒包角均得到充分利用：或者 都同时达到q 和岛( 临界打滑条件) 或者都留有一定安全储备( 岛。和铭) 。丘= 厶= 和 b = 岛= 口的情况下，式( 3 5 ) 简化成； g , f = e 。9 中产矿e o - 1 4 ) 当圆周力按一定的p ，f 值( 取决于实际驱动单元的功率配置) 分配时，两驱动滚筒的包 角理论值将进行不均匀分配，具体数值可按下式计算： 。一n ：璺! ： k + p “9 。 。一仉；鉴芷： 坼+ 1 ( 3 一1 5 ) ( 3 1 6 ) 若任意给定的怍q ( 3 - 1 4 ) 式值或者b 9 何 口) ，第 1 滚筒包角口只利用一部分( 爿) ，第2 滚筒包角理论要求值( 相应松边张力为s a ) n 过y 给定全包角矽，实际上只能利用理论值( 绣) 的一部分( 口x 相应的松边张力要增大到s 心， 以传递给定的圆周力f 2 ，这是第一种情况。 若任意给定的乍 ( 3 - 1 4 ) 式值或者e 。8 p 一9 ( 即叫 占) 或e 2 e 一吗 时，第2 滚筒只能利用e # 0 2 ( 比松边张力为s s 2 时要求的计算值减小) ，为保证第2 滚筒 所传递的圆周力f 2 不变，松边张力应增大到s s 2 ； f 2 - - - s s 2 ( e 0 2 1 户s s 3 ( e 吒1 ) 因此 s 。吐= s 口气e 一“1 y ( e ”吒1 ) ( 3 - 2 5 ) 相应的使第2 滚筒紧边张力( 第l 滚筒松边张力) 、第1 滚筒紧边张力均相应增加。 将上述三种典型圆周力分配情况求得的各张力和全包角利用程度汇总在表3 1 中( j = 2 = 0 3 ，瞑= 岛= 万) 。 表3 1 三种典型圆周力分配情况求得的各张力和全包角利用程度汇总 驱动滚筒利用的包角 圆周力分配方法 s 正( k n )s i l 碴2 ( k n ) s j , o c n ) 第l 滚筒第2 滚筒 a # p = e 埘- - - 2 5 6 6 2 6 8 66 8 9 21 7 6 8 6 万万 = 23 1 9 28 1 9 2 1 引9 4 o 8 5 窟 石 昨2 14 7 8 91 2 2 9 0 1 9 7 8 7 o 5 l ，r 万 由表3 一l 看出，当y ，= e 矽时，两滚筒的全包角均得到充分利用( 驱动圆周力) ，第2 滚筒松边张力最小，相应其它张力亦最小。若 e p o ，因第l 滚筒的全包角未得到充 分利用( 小于p = ，r ) ，两串联驱动滚筒所利用的总包角亦减小( 晓 ( 4 - 5 ) 式计算值或p 一配 1 8 2 7 ，所以p p 乜 e u o l f 2 = j l ：旦：5 0 k n y f + 1 2 + 1 f l ；蚧f 2 = 2 x 5 0 = l o o k n 钆2 忐= 丽1 0 0 = 6 3 8 6 k n s l - - s 。矿9 = 6 8 8 6 x 2 5 6 6 = 1 6 3 8 6 k n s j 2 = s s , + w h = 6 3 8 6 + 2 5 = 8 8 8 6 k n s o - - s j 2 - f 2 = 8 8 5 6 - 5 0 = 3 8 8 6 k n g ，q ：垒：些2 2 8 7 屯2 3 8 8 6 绣：1 n 2 2 8 70 8 7 8 万( t a d ) 0 3 ( 3 ) 圆周力按等值分配，即蚧= l 辽宁：【程技术大学工程硕七学位论文 因为p 0 2 l 矿吒和矿q i 8 2 7 至2 0 的范 围中就能达到比较合理的要求。 辽宁工程技术大学工程硕士学位论文 蚧= 争慰7 b ) 炸：晏：2 也 a 2 簧旬 图4 - 1 头尾滚筒驱动不同圆周力分配比时的张力分布 辽宁工程技术大学- 亡程硕士学位论文 5 双滚筒驱动的功率分配 双滚筒驱动圆周力的分配决定了各张力的大小，调整第2 滚筒的松边张力r 可由拉 紧装置决定) 就可改变两驱动滚筒圆周力分配的比值另一方面，两驱动滚筒的圆周力 是由两滚筒驱动单元所配置的电机功率决定，在理想情况下( 忽略输送带弹性伸长对速 度的影响、两驱动滚筒计算直径相同、驱动两个滚筒的电机特性一致) ，双滚筒驱动的 功率分配比就跟圆周力分配比相同，但在实际上由于胶带的弹性伸长和驱动滚筒直径的 差异以及电机外特性的不同，致使各电机的实际功率分配发生较大偏离( 使其中一个滚 筒的电机在额定点之上超载运行，另一个滚筒的电机在额定点之下轻载运行) ，这不仅 造成各胶带张力和包角利用的重新分配，更主要的是使各驱动电机功率负载的不均衡， 严重时会使其中某电机超载运行乃至损坏因此，在多滚筒驱动的胶带输送机，除采用 弹性伸长较小的钢丝绳芯胶带外，严格控制各驱动滚筒直径的公差和采用附加措施改变 或调整电机输出外特性，以使各驱动滚筒的电机功率负载得到均衡( 在额定点运行或在 额定点之下具有相同安全储备) ，就至关重要。 5 1 双滚筒驱动电机功率分配与转矩、圆周力分配之关系 ( 1 ) 双滚筒驱动胶带速度差 对头部双滚筒驱动或串接双滚筒驱动，第一滚筒静止弧( 安全角对应的弧段) 的周速 v j , 跟第二滚筒静止弧的周速v 矗，有如下关系： 、位= v s f 2 v ；- v j , = v j l ( 1 一g ) 乒昔( 5 - i )m 对头尾双滚筒驱动： ：v s r 卜a 占 jv i l 王( 1 占 ) v s l 嘲l ( 1 - 占) 因此 忙v j 卷 a 6h = 鲁( 5 - 2 ) 式中占为第l 滚筒滑动弧上胶带单位长度的变形i ( e j l - 岛i ) ； 占。为第2 滚筒紧边( 趋入点) 至第l 滚筒松边( 奔离点) 之白j 由于返回空程段阻力产 辽宁上程技术大学工程硕士学位论文 生阴早位长度婴彤重； e 为胶带的纵向弹性模量( k n e m 2 ) ； a 为胶带的横载面积( c m 2 ) 。 实际上，v j i 就是第l 驱动滚筒的周速v i = 盟6 0 ，就是第2 驱动滚筒的周速 v ：生盟 6 0 ( 2 ) 驱动滚筒圆周力和电机功率转矩的关系 第1 滚筒的圆周力f 1 ( k n ) 、速度v l ( 为v j l ，m s ) 与第1 滚筒传动装置电机功率 p i w ) 、转矩t i 之关系为 p i = f i v l 三 t 商导吉 第2 滚筒的圆周力f 2 ( k n ) 、速度v 2 ( 为v 五，m s ) - q 第2 滚筒传动装置电机功率 p 2 ( k w ) 、转矩t 2 之关系为 p 帮2 t 2 = f 2 d 2 1 ，i 圆周力分配比蚧2 每与功率分配比2 i 7 1 、转矩分配比忻2 善之关系为 妒y f 瓷 忻2 作每 对于串接双滚筒驱动或头部滚筒驱动的情形： 2 悲 ( 5 - 3 ) 蚧2(1-占)(5-4) 对于耍尾双滚筒鳜动的情形： 辽宁工程技术大学工程硕士学位论文 = 昨卷 l 一 v f2 妒p i 瓦 相应得到双滚筒驱动的总圆周力f z 和总功率p z 之间的关系为 p z 冲l 竹( f l v l 峨) 吉( f - + f 2 净v 砌 t z - - ( f l d l + f 2 。：) 寺 ( 5 5 ) 对于钢丝绳芯胶带双滚筒驱动的输送机，由于输送带弹性伸长很小而忽略不计时 ( v l v 2 一v ) ，有 p z 坪z v 玎 f ：由胶带输送机承载段和空载返回段的所有阻力决定；r 为驱动滚筒传动装置的效 率。 一台胶带输送机运行工况不变时，稳态运行所需的总圆周力f ：就一定，相应所需 的驱动总功率p ：亦就一定a 圆周力的分配可由拉紧装置调整决定，从而确定了各张力 的大小和驱动滚筒包角利用程度；男一方面，圆周力的分配应当与传动电机的功率或转 矩分配相匹配，也就是说圆周力的分配是由电机的功率或转矩分配来实现的。但是在实 际上，由于各种因索的影响，电机实际的功率或转矩分配跟额定功率或转矩的分配会有 较大的偏离，圆周力分配亦要按实际值( 由实际功率分配比转换的) 变化，此时或者重新 调整拉紧装置以改变各张力之大小，或者拉紧装置不调整即不改变各张力大小而由摩擦 系数的实际储备来自动改变各滚筒的包角利用程度。 5 2 胶带弹性伸长和驱动滚筒直径偏差对各电机实际功率分配的影响 ( 1 ) 电机外特性的两种表示 电机外特性指电机输出转矩t 跟输出转速n 或转差率s 之间的关系，如图5 1 所示。 辽宁工程技术大学工程硕士学位论文 图5 - 1 鼠笼电机外特性的表示法 电机转差率s 跟转速的关系为 s _ 型：1 - 旦 ，l o，l o 额定转差率为s c - l - 旦n o 仳为异步电机的额定转速，n 为同步转速) 鼠笼型异步电机在额定工况点那一段( 工作段) 特性曲线可近似的用直线表示， 即这 一段特性由额定工况点参数( r e ，s c ) 决定： 叫争s 专表示电机外特性曲线工倌段的的硬度( 即直线与横坐标轴倾角之正切) ；如果两个 电机的毫相同，就意味着两个特性( 硬度) 相同。 ( 2 ) 胶带弹性伸长对电机转矩分配的影响 对双滚筒驱动，由于胶带弹性伸长使第1 滚筒的周速v l 跟第2 滚筒的周速v 2 不 同，在两滚筒直径相同情形下，使两滚筒转速不一致： ：盟：一6 0 k 啊2 畜2 面_ 撬：盟；6 0 v - zk ，| 2 2 石2 力9 2 譬如对头部双滚筒驱动，v 2 气l 一d v l ，n f 罢巧( 1 - 占) = 吼l ( 1 一句造成两电机 的转矩负载分配不均，而为保持两电机输出转矩之和不变( 假设等于额定转矩的倍数1 ， 辽宁工程技术大学工程硕士学位论文 则一个滚筒的电机必在额定工况点之上，另一滚筒电机将在额定工况点之下工作。第1 滚筒电机稳定运行点的转差率为爰。( 相应转矩为霸) ，第2 滚筒电机稳定运行点的转差 率为莲：( 相应转矩为砭) ，有 或 因此 莲。= 1 塑 莲2 = 1 警= 1 竿( 1 s 户爰+ 6 ( 1 ，产莲，+ a 占 为传递输送机驱动总圆周力( 克服阻力负载) ，t ：应保持不变，即 t z = - t f l 十t 。2 = t ：l + t ：2 由式( 5 - 6 ) 可知： t z = t 。2 ( 1 + 忻) 。t 0 ( 1 + 蝣) t 南= 竿 衍2 蚧皂2 惫嘶。一簧， 晶 ( 5 啕 ( 5 7 ) 因为占和篷i 为同一数量级且均大于零，所以姊 t 。：，t 二司， 造成两套电机功率分配不均衡，即偏离额定工况点工作，同时办使实际的圆周力分配有 了变化。一般对钢丝绳芯胶带占平均为o 2