应用DTⅡ手册进行设计选型时需注意的几个问题.doc

应用DT手册进行设计选型时需注意的几个问题浙江省电力设计院 钱锡铭DT型固定式带式输送机设计选用手册于1994年颁发，电力设计系统也开始逐步采用，但在计算选型时，TD75型通用固定式带式输送机设计选用手册仍然不能丢，因为DT手册的计算方式即为ISO标准，着重于计算圆周驱动力，对于计算整条皮带机某一处的张力则无能为力，TD75手册则兼具逐点张力法与简单张力法，因此，实际工程中有必要将DT手册与TD75手册加以结合应用。笔者在工程设计选型中碰到一些问题，在些提出自己不成熟的看法，敬请行家给予批评指正。1、带式输送机的规格在DT手册中，输送带宽度只到1400mm，对于带宽大于1400mm的带式输送机就无法计算，而在大型火力发电厂中，卸煤系统输送带宽度往往超过1400mm，因此，针对带宽大于1400mm的带式输送机得选一家有代表性的生产厂家作参考，本文即以沈阳矿山机器厂作参考，即使如此，仍有一些参数得求助于其他厂。2、输送能力的取值根据DT手册表6，可以查出所需的带宽，带速及输送能力，要求表中输送能力大于系统出力，而且，在计算带式输送机传动滚简圆周力Fu时，qG应以表中输送能力进行计算，从而保证带式输送机满出力时也能安全运行。3、传动滚筒上所需圆周驱动力Fu的计算按DT手册公式（9）：FufLgqRO+qRu+(2qB+qG)+FN+qGHg+FS1+FS2这是详细计算法，关键是附加阻力FN的计算，若是没有计算机辅助计算，FN的计算是非常困难的，因为，不事先求出输送带上各点张力，输送带经过滚筒的弯曲阻力FL与滚简轴承阻力Ft就根本求不出来。按DT手册公式（10）：FucfLgqRO+qRu+(2qB+qG)+qGHg+FS1+FS2这是简单计算法，条件是带式输送机机长大于80m。为了求出各种张力与阻力，可以先用简单计算法求出Fu，然后用详细计算法进行校验，张力可按大值取。另外，在计算输送带清扫器的摩擦阻力Fr时，输送带和清扫器的接触面积A可按下面的经验公式进行计算：每只头部合金橡胶清扫器A=0.01B，每只空段清扫器A=0.02B。输送带清扫器和输送带间的压力P可取上限P10l04N/m2。4、传动功率计算及驱动装置选型电动机选型：按电动机驱动功率即选取，防护等级IP44。稳定工况下传动滚筒轴功率：PAFuV驱动电机轴功率：PM=KPA式中：K考虑重载启动和功率贮备的系数。DT手册中K1.0；为了符合电力系统的规定，确保带式输送机能够重载启动，笔者认为K应按火力发电厂运煤设计技术规定（DLGJ1-93）取值。由PM=KPP可以看出，计算PM时不必再考虑启动过程中输送机直线移动部分和旋转部分的惯性力，原因在于：第一，在电动机与工作机之间使用了柔性传动部件液力偶合器，大大改善了启动性能；第二，电动机最大转矩与额定转矩之比都在两倍以上，从而保证启动过程中电动机所承受的扭矩始终小于其最大转矩；第三，引入了考虑重载启动和功率贮备的系数K。驱动装置总效率，由传动滚筒效率，机械联轴器效率，液力偶合器效率，减速器效率，双驱动负载不平衡系数等组成。DT手册中未计入传动滚筒效率及机械联轴器效率，值宜按（DLGJ1-93）进行计算。减速器选型：根据沈阳矿山机器厂减速器制造总公司的减速器选用图册，按n及i进行选取。减速器计算功率：P2m=P2KAKE式中：P2稳定工况下工作机的轴功率。在减速器选型中，最含糊不清的是P2，沈矿的样本中，P2指负荷功率或传递功率，南京高速齿轮箱厂及德国FLENDER公司的样本中，P2指工作机功率。笔者认为，以工作机的计算功率（本文即为稳定工况下带式输送机传动滚筒轴功率）代入就可以了。KA减速机的工况系数。查表12，KA =1.5KE可靠度系数。根据沈阳矿山机器厂减速器制造总公司传动机械研究所的研究人员介绍，一般情况下，K=1.35就够了。而在我们电力系统中，电动机的功率普遍选得偏大，为了让减速器与驱动装置的整体性能保持一致，保证减速器不是整套驱动装置的薄弱环节，要求适当提高可靠度系数，可取KE=2.0。根据P2m初选某一型号的减速器。减速器热功率：P2t=P2f1f2f3查表13，表14得：环境温度系数f=1.35，负荷率系数f2=1。沈矿传动机械研究所的研究人员认为，在P1P2m的前题下，减速器公称输入功率P1增大后，其增加部分功率只有少部分转化为热量，而大部分则作为功率贮备，因此，P2/P1，小于40%可近似地视作40%，查表15得：减速机公称功率利用系数f3=1.25。（一般情况下，若是采用自然冷却方式，P2/P1都不会大于40%）。按较大的房间，没有冷却措施考虑，若减速器自然冷却热功率（即润滑油达到许用最高温度时的输入功率）PG1P2t，就可以选定该型号的减速器。液力偶合器选型：根据YOX系列限矩型液力偶合器功率图谱，由n1500r/min，电动机的功率选取YOXIIZ型液力偶合器。传动滚筒选型：根据沈阳矿山机器厂滚筒选用图集，选取传动滚筒。机械联轴器选型：查DT手册附表4.1-1，选取ZL型弹性柱销齿式联轴器。逆止器选型：根据沈阳矿山机器厂NYD型逆止器，选取NYD型逆止器。制动器选型：查DT手册附表7-1，选取YWZ5型液压推杆制动器。5、启动验算按DT手册公式（24）（27），启动圆周力：FAFU+FqFq=aA(m1+m2)m1=(qRO+qRu+2qB+qG)Lm2n(JiDii2)r2+(Jiri2)根据DT手册公式（28）：FA=KAFU求得：KA=FAFUKA就是启动系数，DT手册中KA=1.31.7，在ISO标准中启动系数以表示，其值为=1.32.0。由于启动系数取值相差较大，若是都按KA=1.5取值，对于计算的精确度无疑是不利的，在条件许可时，都应按公式（24）（28）进行计算。启动扭矩：Mq=FAr，每台电动机额定转矩Mn9550Pnn，每台电动机最大转矩Mmax=Mn，折算到传动滚筒轴上的扭矩Mc=iMni，Mcmax=iMmaxi，若是McMqMcmax，就说明所选电动机可以带负荷启动。6、输送带张力的计算限制输送带下垂度的最小张力：按DT手册公式（16）（17）得承载分支：Fminao(qB+qG)g8(h/a)max回程分支：FminaUqBg8(h/a)max输送带工作时不打滑需保持的最小张力：按DTII手册公式（15）得：F2minFumax(e-1)式中：Fumax满载输送机启动或制动时出现的最大圆周驱动力。取Fumax=FA。F2min是由拉紧装置的拉紧力决定的，一旦按不打滑条件选定，不管处在什么工况，其值都是不变的。在ISO标准中，F1随着工况而变，满载启动时F1max=F2+Fumax，稳定运行时F1=F2+FU，F1与F2应始终符合欧拉公式：F1=F2e，显而易见，根据满载启动时设定的，一到皮带机稳定运行就下降，这就是无法避免的大马拉小车现象。由此可以导出欧拉系数下降系数Ke=ee=F1maxF1-1。在ISO标准中，围包角在启动工况时用足，因此在稳定工况时产生闲置围包角。而在TD75逐点张力法中，围包角在稳定工况时用足，因此在启动工况时其围包角的变化就难以解释清楚。两者计算结果相差很大，最明显的是前者的F2比后者的要大得多。7、输送带层数计算按DT手册公式（18）：Z(F1maxn)(B)式中：F1max稳定工况下输送带最大张力。由于ISO标准的F2考虑了满载启动，因此比TD75的F2要大得多，导致ISO标准的F1max比TD75的F1max要大得多，从而使所选输送带的层数也是前者的比后者的要大得多。在发电厂，带式输送机拉紧装置的配重块是根据F2设置的，配重块一般是逐次加载的。其实，出现满载启动工况的机会并不多，若是一开始就按ISO标准的F2设置配重块，对于输送带是十分不利的，因此，有必要选择一套合理的配重块。根据上述公式可以推导出ISO标准的张力与TD75的张力之比：为保证输送带工作时不打滑，需在回程带上保持最小张力F2之比：F2ISO/F2TD75=KA，稳定工况下输送带最大张力F1max之比：F1maxISO/F1maxTD75=1+(KA-1)e。若要使ISO标准的输送带层数与TD75的输送带层数保持一致，就要求稳定工况下输送最大张力F1maxTD75F1maxISO1+(KA-1)e=(0.740.90) F1maxISO，为了兼顾技术经济性能，计算输送带层数时可取F1max=0.82 F1maxISO。为安全起见，设置配重块时可取F2=0.7F2ISO。计算时取e=2.85-3.0，KA=1.3-2.08、停车时间的计算按DT手册公式(29)，(30)；FB=Fq-FU*0Fq=(ml+m2)aBFU*FU*CfLgqRO+qRU+(2qB+qG)+qGHg+FS1+FS2aBFU*(m1+m2)自由停车时间：tVaB采用制动器时，按公式(32)：FB=Fq-FU*-FZ0Fq=(m1+m2)aB= FU*+FZaB=( FU*+FZ)(m1+m2)FZ=iMZr采用制动器时停车时间：t=VaBMZ制动器的制动力矩选择制器须先计算电动机轴上的制动力矩MT，根据运煤技术(1985年第3期)上黄学群先生普遍带式输送机设计的几点体会和意见及TD75手册公式(32)，可得：传动滚筒上的制动力矩：MT66Dg(1+e)0.00273GH-eNo(iV)电动机轴上的制动力矩：MT=MTi取i31.5，=0.95MT66Dg(1+e)0.00273GH-eNo (iV)式中：e摩擦阻力降低系数。原因在于设计计算驱动功率时，托辊阻力系数一般取较大值，实际运行中，阻力系数一般低于此值，计算FU*时阻力系数按小值取，因此有必要引入系数e。对于带式输送机，上运时取f0.03，计算FU*时取f=0.012，计算得e=0.01200.03=0.4，引入系数e是为了保证制动力矩有足够的裕度。据DT手册附表7-1，选取YWZ5型液压推杆制动器。9、温洲发电厂一二期工程#11AB带式输送机设计选型示例9.1已知条件原煤，松散密度850Kg/M3，输送能力Q2200T/H，机长L=320M，高差H17M，倾角3.25O。安装条件：头部卸料，尾部受料，直线输送，中部重锤拉紧。9.2确定带宽与带速IV=1000Q(3600)10002200(3600850)=0.719M3/s查DT手册表6，选取带宽1600MM，带速2.5M/S，托辊槽角35O，输送能力为2733M3/H，即0.759M3/s可求得Q27330.852323T/H，能满足2200T/H的输送能力的要求，取IV=0.759M3/S。9.3计算传动滚筒上所需圆周驱动力Fu按DT手册表33，表34取C1.30，f=0.03，初选输送带B=1600MM， ST1250钢绳胶带，带厚17MM，按表17计算每米输送带质量：qB=1.624.739.52Kg/M。按DT手册公式(11)计算每米输送物料质量。QG=Q(3.6V)2323(3.62.5)258.11Kg/M。按沈阳矿山机器厂托辊选用图册，上托辊为7C1606P型，槽角35O，前倾角=2O，转动部分质量13.35Kg；缓冲托辊为7C4194P型，转动部分质量13.84Kg；V型下托辊为7C5152P型，转动部分质量18.48Kg；平型下托辊为7C6351P型，转动部分质量33.87kg。整机尾部8M设间距的0.4M的缓冲托辊，312M设间距1.2M的上托辊；下托辊问距为3M，平型与V型交替布置。qRO=(313.351.2)(312320)+(313.840.4)(8320)35.14Kg/M。qRU=(218.4866)+(133.876)11.81Kg/M。按DT手册表36，托辊前倾阻力F=C0L(qB+qG)gcossin取C=0.45，0=0.35，=3.25O，=2O，L=312M。F0.450.35312（39.52+258.11）9.81Cos3.25OSin204999.2N。输送物料与导料档板间的摩擦阻力：Fg12IV2gI (V2b12)取20.6，b1=1.11M，18M，V=2.5M/S。（bl由上海起重运输机械厂QL型带式输送机设计选用手册查得）Fg1=0.60.75928509.818(2.521.112)2994.2N。FS1F+Fg1=4999.2+2994.2=7993.4N。输送带清扫器的摩擦阻力：Fr=AP3。式中：按两只头部清扫器，两只空段清扫器计算：A0.01Bn1+0.02Bn20.011.62+0.021.620.096M2，P10l04N/M2（取上限），3=0.6。Fr0.09610l040.65760N。犁式卸料器的摩擦阻力：FaBK2取K21500N/M，Fa=1.615002400N。Fs2Fr+Fa5760+24008160N。其他附加阻力在引入长度系数C1.30后可以忽略不计。Fu1.30.033209.8135.14+11.81+(239.52+58.11)+258.11 17981+7993.4+8160=106223N。9.4传动功率计算及驱动装置选型电动机选型：稳定工况下传动滚筒轴功率：PA1062232.51000265.6KW。根据(DLGJ1-93)，取K1.2，传动滚筒效率0.98，机械联轴器效率0.98，液力偶合器效率0.96，两级减速器效率0.9820.96，双驱动负载不平衡系数0.94。=0.980.980.960.960.94=0.832。驱动电机轴所需功率：Pm=1.2265.60.832=383KW。采用单滚筒双电机驱动，功率选取2200KW，电机型号：YKK355-4，P200Kw，转动惯量2.9kgM2，IP44。根据湘潭电机厂样本选取减速机选型：因为采用单滚筒双电机驱动，所以减速机的工作功率为：P2PA2265.62132.8Kw。减速机的计算功率为：P2m=132.81.52.0398.4KW。由n1500r/min，i31.5，初选FZLY450-31.5型，公称输入功率P1472KW，满足P2mP1的要求。减速器热功率：P2t=132.81.3511.25224.1Kw。按较大的房间，没有冷却措施考虑，减速器自然冷却热功率（即润滑油达到许用最高温度时的输入功率）PG1371KW，符合P2mPG1的要求。因此可以选定：FZLY-450-31.5-1/11型减速器，采用自然冷却，转动惯量暂与DCY-450-31.5取等值（13.0KgM2）。液力偶合器选型：根据YOX系列限矩型液力偶合器功率图谱，由n1500r/min，N200Kw，查得YOXIIZ560型液力偶合器正好合适，液力偶合器的转动惯量4.8KgM2，液力偶合器所带制轮的直径400MM，其转动惯量3.0KgM2。传动滚筒选型：根据沈阳矿山机器厂滚筒选用图集，选取7A523P型传动滚筒。结构特点：双出轴，铸焊结构，轮毅与轴胀套联接，滚筒表面人字形铸胶。技术参数：最大许用合张力T=57T，许用扭矩M25TM，转动惯量1539KgM2。机械联轴器选型：根据DT手册附表4.1-1，选取ZL13型弹性柱销齿式联轴器。技术参数：d1220MM，L1352（Y型轴孔，联传动滚筒轴），d2220，L2=282（J1型轴孔，联减速器低速轴），转动惯量12.286KgM2。逆止器选型：根据沈阳矿山机器厂NYD型逆止器，选取NYD85-S/N-85型逆止器。技术参数：承载能力6000Nm，空转阻力矩8Nm。安装部位：减速器高速轴端。制动器选型：查DT手册附表7-1，选取YWZ5-400/50型液压推杆制动器。技术参数：制动轮直径400MM，制动力矩400-800Nm，推动器型号Ed50/6，推力500N。9.5启动验算由驱动装置转动惯量J电动机=2.9KgM2，J液偶器=4.8KgM2，J制动器=3.0KgM2，J减速器13.0 KgM2，J联轴器12.286KgM2滚筒转动惯量J1000=1539KgM2，J800667KgM2，J630299KgM2。求得：m1=(35.14+11.81+239.52+285.11)320=122912Kg，m22(2.9+4.8+3.0+13.0)31.52+12.28612(15390.52+2667 0.42+42990.3152)=214776Kg。取aA=0.2M/S2(取中间值)，n=2，i=31.5。Fq=0.2(122912+214776)=67538N。FA=106223+67538=173761N。求得启动系数：KA=173761106223=1.64。启动扭矩：Mq=1737610.5=86881Nm，每台电动机额定转矩Mn=95502001500=1273Nm，每台电动机最大转矩Mmax=2.621273=3335Nm，折算到传动滚筒轴上的扭矩Mc=231.51273=80199Nm，Mcmax=231.53335=210105Nm，McMqMcmax，说明所选电动机可以带负荷启动。9.6计算输送带张力取(h/a)max=0.01，aO=1.2M，aU=3M。限制输送带下垂的最小张力：承载分支：Fmin1.2(39.52+258.11)9.8180.01=43796N。回程分支：Fmin (339.529.81)80.01=14538N。输送带工作时不打滑需保持的最小张力：满载输送机启动或制动时出现的最大圆周驱动力：F=max=FA=173761N。由表37，表38查得=0.3，若=200O，则e=2.85。F2min 173761(2.85-1)=93925N。暂取F2=F2min=93925N。在ISO标准中，F1随着工况而变，满载启动时F1max=F2+F max=93925+173761=267686N，稳定运行时F1=F2+FU=106223+93925=200148N，欧拉系数下降系数Ke=ee=F1-1=267686200148-1=1.34-1=0.34，说明稳定运行时欧拉系数只发挥了其中的66%的作用。启动时围包角=200O，稳定运行时围包角=144O，闲置围包角=56O。#11AB带式输送机布置简图如下：根据逐点张力法，张力关系式如下：F3F2+2Fr1F4F3+Ft1十FL1F5F4+FKl+Fr2F6=F5+Ft2+FL2F7=F6+Ft3+FL3F8F7+Ft4+FL4F9=F8+FK2+Fr2F10=F9+Ft5+FL5F11F10+Ft6+FL6F1maxF11+Fc+F+Fg1+FbA+Ff+Fq+Fa每只头部清扫器的摩擦阻力：Fr1=AP3=(0.011.6)(10l04)0.6960N。每只空段清扫器的摩擦阻力：Fr2AP3=(0.02l.6)(10104)0.61920N滚筒轴承阻力：Ft=0.005(dOD)Fr输送带经过滚筒的弯曲阻力：FL=12B(200+0.01FB)dD1SO标准没有考虑传动滚筒的轴承阻力与输送带经过传动滚筒的弯曲阻力，本文则已在前面用形式考虑了这个因数。回程分支阻力：FKfLg(qRO+qB+qG)-qBHg承载分支阻力：Fc= fLg(qRO+qB+qG)-(qB+qG)Hg在加料段，加速段输送物料和输送带间惯性阻力及摩擦阻力：FbA=1V(V-V0)在加速段物料和导料挡板间的摩擦阻力：Ff=(2Iv2gIh)(V+VO)22b12查DT手册表35：Ft1=0.005(0.190.63)FT1=0.00151FT1FT1=(F4cos-F3cos1)2+(FW1+F4sin+F3sin1)21/2FL1121.6(200+0.01F31.6)0.0170.63=103.6+0.00324F3FK1Fl2g(qRO+qB)-qBHg=0.032049.81(39.52+11.81)-39.52109.81=-1124.7N。Ft2=0.005(0.190.63)FT2=0.00151FT2FT2=(F5cos)2+(FW2-F5sin+F6)21/2FL2121.6(200+0.01F51.6)0.0170.63=103.6+0.00324F5Ft3=0.005(0.220.80)FT3=0.001375FT3FT3=F6+F7-FW3FL3121.6(200+0.01F61.6)0.0170.80=81.6+0.00255F6Ft4=0.005(0.190.63)FT4=0.00151FT4FL4121.6(200+0.01F71.6)0.0170.63=103.6+0.00324F7FK2Fl1g(qRO+qB)-qBH1g=0.03115.49.81(39.52+11.81)-39.526.159.81=-641N。Ft5=0.005(0.190.63)FT5=0.00151FT5FT5=(F9cos-F10cos2)2+(FW5-F9sin+F10sin2)21/2FL5121.6(200+0.01F91.6)0.0170.63=103.6+0.00324F9Ft6=0.005(0.220.80)FT6=0.001375FT6FT6=(F11cos-F10cos2)2+(FW6-F11sin-F10sin2)21/2FL6121.6(200+0.01F101.6)0.0170.80=81.6+0.00255F10取Iv=0.759m3/s，V0=0，=850Kg/m3，V=2.5m/s。FbA0.759850(2.5-0)=1612.9N取2=0.6，b1=1.11m。Ihmin=(V-V02)(2g1)=(2.52-0)(29.810.6)=0.53m取Ib=1.0mFf=0.60.75928509.811.0(2.5+0)221.112=1497.1NFc=0.033209.81(35.14+39.52+258.11)+(39.52+258.11)179.81=80974.7N各滚筒转动部分质量引起的力暂以滚筒的重量代入。将各种阻力代入张力关系式中，得：F3=93925+2960=95845N。FT1(95845cos3.25O-95845cos18O)2+(20552+95845cos3.25O+95845cos18O)21/2=55788N。F4=95845+0.0015155788+(103.6+0.0032495845)=96343NF5=96343-1124.7+1920=97138NFT2(97138cos3.25O)2+(20552-97138cos3.25O+97138)21/2=148292N。F6=97138+0.00151148292+(103.6+0.0032497138)=97780NFT397780+97780-28488=167072N。F7=97780+0.001375167072+(81.6+0.0025597780)=98341NFT4(98341cos3.25O)2+(28488+98341cos3.25O+98341)21/2=99012N。F8=98341+0.00151164836+(103.6+0.0032498341)=99012NF9=99012-641+1920=100291NFT5(100291cos3.25O-100291cos17O)2+(20552-100291sin3.25O+100291sin17O)21/2=44390N。F10=100291+0.0015144390+(103.6+0.00324100291)=100787NFT6(100787cos3.25O+100787cos17O)2+(28488-100787sin3.25O-100787sin17O)21/2=197122N。F11=100787+0.001375197122+(81.6+0.00255100787)=101397N启动工况下：F1max=101397+80974.7+4999.2+2994.2+1612.9+1497.1+90923+2400=286798N因为F11=101397Fmin=43796N，满足下垂度的要求，所以可取F2=93925N。根据F2=93925N，e=2.85，F1max=F2+FA=267686N，稳定工况下F1max=F2+FU=93925+106223=200148N。9.7计算输送带层数稳定工况下输送带最大张力F1maxiso=200148N取F1max=0.82F1m