带式输送机导料槽阻力的算法研究.pdf

No 5 2 01 6 煤炭加工与综合利用 C O A L P R O C E S S I N G C O M P R E H E N S I V E U T I L I Z A T I O N 4l 带式输送机导料槽 阻力的算法研 究 陈 然 中煤科工集团 北京华宇工程有限公司 河南 平顶山4 6 7 0 9 9 摘 要 对比分析 了美国 C E MA标准 T D 7 5算 法 D T 算法 I S O 国际标 准等不同带式 输送机设计标准对导料槽 阻力的计算方法 探 究各种计算方法 的理论依据和适用性 得 出综合 T D 7 5算法经验值和 C E MA计算公式计算 导料槽 阻力 的新方法 既保持 了导料槽 阻力计算 的便 捷性 又保证了计算结果的准确性 关键词 带式输送机 导料槽 阻力 算法 中图分类号 T D 9 2 2 3 文献标识码 A 文章编号 1 0 0 5 8 3 9 7 2 0 1 6 0 5 0 0 4 1 0 3 在带式输送机的受料部位 为引导落人输送 带上的物料平稳达到正常带速 避免撤料 需要 设置一定长度的导料槽 导料槽裙板与带式输送 机胶带之间的摩擦力和散状物料与导料槽侧壁 的 摩擦力共 同组成 了导料槽 对带式 输送机 的阻力 以下简称导料槽 阻力 当带式输送机的长度远 大于导料槽长度时 导料槽 的阻力相对很小 甚 至可以忽略不计 但 当导料槽长度较长 时 其阻 力对于带式输送机的布置 功率及部件选 型将产 生显著影响 目前常用的带式输送机计算方法有美 国标准 C E MA 7 德 国标 准 D I N 2 2 1 0 1 2 0 0 2 国际标 准 I S O 5 0 4 8 1 9 8 9 E 我 国过 去采用 的是 T D 7 5计 算方法 该 方法 基 本 沿 用前 苏 联 的计 算 方 法 1 9 9 4年发布 的 D T I I 型 固定带式输送 机设 计选 用手册 采用的是国际标准 在此基础上发布了 国家标准 G B 5 0 4 3 1 2 0 0 8 这是 当前我 国使用最 为广泛的带式输送机计算方法 在导料槽阻力计算方面 D T 型 G B 5 0 4 3 1 I S O 5 0 4 8 计算方法完全一致 D I N标准虽然计算公 式有所不同 但简化后计算结果 与前几种方法差 别很小 这些计算方法均不考虑导料槽裙板 与输 送带之间的摩擦力 因此笔者将这 四种计算方法 归为 一类 统称 D T I 1型公 式 D T 型公式 与 T D 7 5 C E MA法计算 出的导料槽 阻力不 同 尤其 在物料未满载时 差别更大 为了研究哪种计算 方法更合理 更准确 首先要探究造成这种差别 的原因 1 T D 7 5型公 式 导料槽的阻力 计算式如下 W 1 6 B 7 L 1 式中 导料槽长度 m B 带宽 m 物料视密度 t m T D 7 5公式 中每米导料槽 的阻力只与带宽 B 物料密度 有关 与运输量和带速无关 亦即与 物料在导料槽内的充满程度无关 另外 公式 中 的常数 7与带宽和物料视密度无关 且 占每米导 料槽阻力的 7 0 左右 T D 7 5公式认 为 一般情 况下物料在 导料槽 内充满程度 对阻力 的影响较 小 而大部分阻力是导料槽裙板与胶带之间的摩 擦阻力 由此可以看出 这是一个经验公式 无 论物料的充满程度如何 其结果均按实践 总结 出 的阻力值计算 2 D TI I 型公 式 导料槽阻力 F 计算式如下 收稿 日期 2 0 1 6 0 3 1 7 D O I 1 0 1 6 2 0 0 j c n k i 1 1 2 6 2 7 t d 2 0 1 6 0 5 0 1 4 作者简f t 陈然 1 9 7 4 一 男 河北文安人 2 0 0 8 年毕业于中国矿业大学矿物加工工程专业 工程硕士 中煤科工集团北京华宇工程 有限公司高级工程师 弓 I 用格式 陈然 带式输送机导料槽阻力的算法研究 J 煤炭加工与综合利用 2 0 1 6 5 4 1 4 3 4 2 煤炭加工与综合利用 2 0 1 6年第 5期 F g 1 v 6 2 式 中 物料和导料挡板间的摩擦 系数 取 值范围 0 5 0 7 带式输送机输送能力 m s p 物料松散密度 k g m Z 导料槽的长度 m v 带速 r n s b 导料挡板内部宽度 m D T I I 公式可按如下方法转变 物料在导料槽 中的实际截面如图 1 所示 D T 算法对其进行了简化 如图2 所示 设 G为单位长度上物料的质量 G V p g I vp g v 为单位长度的物料体积 V I v 为长方 体单 位 长度 的底 面积 A z 6 其中 Z 为单位长度 则 h V A I Jv b 2 式可转变为 F d 2 I p g v I v v b 1 I b 1 2 G h b 1 f 3 I h l i t I 图 1 物料在导料 槽 中的实际截面 图 2 根据 DT U 算法 进行简化后的截面 再近似的将图 2中所示长方体看成均匀 液体 由以上分析可知其单位长度的侧面积为 4 则其对两侧导料挡板 的侧压力之和为 r F 2 f p g x d x p g h 4 0 因 A V b I Jv b 1 代人 4 式得 F p g h I v b 1 G h b 1 5 此式 即是将物料对导料挡板的侧 压力 F 看 成每米物料的重量与该长方体高宽 比的乘积 这 样 D T1 1 公式最终转变为 F d 2 F Z 6 式 6 符合摩擦定理 由此可见 D T I I 公式 既没有考虑散状物料的运行安息角 也没有考虑 托辊槽 角 而是 简单 的将 散状物 料 当作 理想 液 体 这不但造成了物料与导料槽侧板接触高度的 计算值在任何情况下都远大于实际值 而且物料 对导料槽侧板的侧压力计算值也大于实际值 加 之 D T 1 I 计算方法没有考虑导料槽裙板 与胶 带之 间的摩擦阻力 因此其计 算结果 与实 际偏差 较 大 且无规律可循 3 C E MA标 准 导料槽阻力 为 T AT 2 L 7 s S n l 式 中 导料槽长度 I n 导料槽裙板与输送带的摩擦力 C L R 8 式 中 C F R 输送带 与导 料槽裙 板 的滑 动摩擦 系数 F 导料槽裙板对输送带的正压力 R 修正系数 取 0 5 1 物料与导料槽侧壁的摩擦力 单侧 C D L R 9 式中 C 1 一 s i n q 1 s in q b 散状物料密度 k g m 散状物料与导料槽侧壁 的滑动摩擦 系数 安息角 R 导料槽 内散装物料滑动摩擦力修正 系数 由于 C 的确定涉及安息角 摩擦 系数等 因 素 计算复杂 C E MA标准中给 出了常用物料 的 C 参数表 物料与导料槽侧壁接触的高度 D 为 D 0 2 5 一B t a r 一 0 2 5 s in 一c o t 1 0 式中 A Q v y 导料槽两侧内壁的间距 m 动安息角 相较而言 C E MA算法既考虑 了导料槽裙板 与胶带之间的摩擦阻力 又按照散状物料的运行 安息角精确 计算 出物 料与导料槽 侧壁 的接触 高 度 最为合理 而对 于物 料与 导料槽 侧壁 摩擦 力 C E MA算法和 D T 算法的不同点如下 设 E Ix L z p l 则 按 C E MA标准计算的物料与导料槽侧壁的摩 2 0 1 6年第 5期 陈 然 带式输送机导料槽阻力的算法研 究 4 3 擦力 Ts C D L R 1一s in g 1 s in g D L 1一s i n g 1 s i n g D 2m E 1 一 s i n g 1 s i n g 尺 D 2m 1 1 按 D T 11 公式计算的物料与导料槽侧壁的摩 擦力 2 F Z I x o g h f 2 p f g E h 1 2 因 1 一 s i n g 1 s i n g R 1 D h 故 远小于 F 4 三种算法对 比分析 由以上分 析可知 C E MA和 D T 1 1 对 物料 与 导料槽侧壁 的摩擦力的计算都是基于摩擦定理 所不同的是 C E M A算法更为合理 准确 即使有 误差也是 因为摩擦系 数和安息 角选取不 同导致 的 是有规律可循 的 在 D T1 1 和 C E MA算法 中 还考虑 了在加速 段物料和导料槽侧壁间的摩擦 阻力 这部分 阻力 略大于匀速段导料槽阻力 但 因为加速段在长距 离导料槽中占比很小 因此对导料槽阻力的最终 结果影响较小 为便于对比分析 以安息角较小 的无烟煤为 例 通过三种计算方法分别对各种工况下每米导 料槽侧板与物料问的摩擦阻力进行计算和对 比分 析 见表 1 物料松散密度 为 0 9 6 1 t m 带速 2 5 m s 取t x 0 6 查表得 C 0 0 5 4 由此可知 对于长距离导料槽阻力计算 D T 计算 结果偏 差最大 计 算方法 清晰却不 尽合 理 C E MA的计算结果最为精确 理论依据也最 为清晰 合理 T D 7 5计算 方法最 为简单 而计 算结果偏差较小 表 1 不同计算方法所得导料槽侧板与物料间的摩擦阻力 1 7 0 o 3 0 2 58 1 2 6 9 8 5 l 4 0 o 1 4 0 0 3 0 1 75 2 5 3 2 7 0 1 0 0 o 3 0 8 9 0 O 5 0 1 4 0 0 2 2 2 3 7 l6 5 8 2 98 1 2 0 0 1 0 o 0 2 2 1 21 1 5 2 5 7 0 7 0 0 2 2 5 9 0 0 4 9 1 0 0 0 1 5 1 73 l2 71 1 0 2 1 0 o O 7 0 0 1 5 8 5 0 9 1 9 7 2 5 0 0 1 5 43 0 0 51 导料槽阻力的另一个重要组成部分是导料槽 裙板和胶带的摩擦力 这部分 阻力 D T 算法未 考虑 T D 7 5算法 中采用 了常数 7 C E MA算法给 出了计算公式 实际运行中 导料槽裙板对输送 带 的正压力受结构 安装 使用等多种因素的影 响 很难确定 根据表 1 可知 C E M A算法 中 值在导料 槽阻力 中占比很小 T D 7 5算法 中物料与导料槽 侧板的摩擦阻力在导料槽 阻力 中的占比也是较小 的 约为 1 7 3 0 两者较为相似 由此可见 在常规安装 的情况下 导料槽裙板与胶带的摩擦 阻力是导料槽的主要阻力 5 结语 在工程实例 中 如果导料槽长度较大 综合 考虑计算的准确性和便捷性 可将 T D 7 5算法与 C E MA算法结合使用 即用 T D 7 5的经验值替代 C E MA算法 中导料槽裙板和胶带 的摩擦力 公式 从而将导料槽 阻力公式修正为 T C 2 L 式 中 C为常数 一般情况下可取 T D 7 5的 经验值 也可以通过实验测出 参考文献 1 梁 庚煌 运输 机械 手机 M 北 京 化学 工业 出版社 1 9 8 3 2 机 械工业部北 京起重运输 机械研 究所 D T 型 固定带式 输送机设 计 选 用 手 册 M 北 京 冶 金