刮板取料机链轮张力对功耗的影响.pdf

刮板取料机链轮张力对功耗的影响 李波 华 电重工股份有限公 司上海研发 中心上海2 0 0 1 2 2 摘要 对刮板取料机合理的张力进行了分析 通过确定的张力值来分析在工作过程中张力大小对刮板取 料机功率损耗的影响 重点分析了链条在相对转动时张力对功率的影响 并和测试数据进行比较 关键词 刮板取料 机 张力 功耗 中图分类 号 U 6 5 3 9 2 8 5 文献标 识码 A 文章编号 1 0 0 1 0 7 8 5 2 0 1 5 1 1 0 0 7 5一 o 4 Ab s t r a c t T h e p a p e r a n a ly s e s t h e p r o p e r t e n s io n o f t h e s c r a p e r r e c la ime r u s e s t h e d e t e r min e d t e n s io n v a lu e t o a n a ly z e t he e ffe c t o f t h e t e n s io n o n t h e p o we r c o ns ump t io n o f t he s c r a p e r r e c la ime r f o c u s e s o n t h e e f f e c t of t e n s io n o n p o we r wh e n t h e c h a i n r e l a t i v e l y r o t a t e s a n d c o mp a r e s s u c h r e s u l t w it h t h e t e s t i n g d a t a Ke y wor ds s c r a p e r r e c la ime r t e ns io n po we r c o n s u mpt io n 刮板 取料 机 广泛适 用 于冶 金 建 材 电力 化工 水 泥 港 口 码 头 煤 炭 矿 山 粮 油 食品 饲料等行业和部门 它借助运动着的刮板 链条来输送散状 物料 刮板 和链 条机构具有结 构 简单 密封性好 安装维修方便 工艺布置灵活 等优点 此外 刮板取料机在 刮取 物料时还具有 混 匀的作用 刮板取料机 的使 用率较 高 取料工作 时功耗较大 分析和研究张力 大小对 功耗 的影 响 对于节能减排具有较大意义 1 刮板机链条的张力与空载功率 1 1 液压缸张紧力的作用 1 1 1 张紧装置的作用 刮板固定 在链条上 通过链 条 的循环运 动来 刮取物料 根据链条 的工作特点 链轮存在 多边 形效应 因此工作时刮板机两个链 轮 改 向轮和 驱动轮 之 间的距 离有轻微变化 在刮板机上仰 状态取料时 头部的改向链轮工作时还需要支撑 刮板和链 条 的重力 所 以 需 要有张 紧装 置来释 放多边形效应 带来 的链轮 中心距变化 并且 保证 设备在各种状态下都能正常工作 1 1 2 液压缸张紧力 的大小 根据链条工作原理 链条 工作时最小 张力段 需要保持 一定 的拉力 以维 持链 条 的正常工 作 当最小张力段拉力过小或者不受拉力 或者有一 些松动时 链条会发出异响 严重时会发生链条 脱轨现象 当张紧力过大时 链条本身的拉力增 大 影响链条和轴套 的寿命 改 向链 轮和驱动链 轮的受力也会 随之增大 改 向链 轮轴 和驱动链轮 轴的寿命也会受到很大影响 驱动张力的设置应保证在所有工况条件下最 小张力 段受一 定 的正 拉力 同时在所 有工况 中 张力导致 的链 条 驱 动轮 改 向轮 驱 动轮轴及 改 向轮轴等相关受力部件满足强度和疲 劳强度设 计要求 1 2 链轮的空载功耗 1 2 1 空载功耗的组成 空载功耗 指刮板在某一位 置上不刮取物料 运 转时消耗 的功率 空载功率的产生是运动过程 中 各种 阻力造成 的 链条与轨道 的摩擦阻力 驱 动 轮的效率 改 向轮的效率 链 条轴 的相对转动 等 都是空载功耗 的组成部分 3 宋伟刚 通用带式输送机设计 M 北京 机械工业 出版社 2 0 0 6 4 李壮云 液压元件与系统 M 北京 机械工业 出版 社 2 0 0 5 起重运输机械 2 0 1 5 1 1 作 者 韵婷婷 地 址 太原市万柏林区窳路6 6号太原科技大学 邮 编 0 3 0 0 2 4 收稿 日期 2 0 1 5 0 2 1 1 7 5 在与功耗相关 的因素中 本文选择分析 的是 张紧力和链轨摩擦力的关系 以及张紧力和链 条 一 轴之间摩擦力的关系 1 2 2 链条张紧力对空载阻力的影响 链条张力 对链条 和轨道 摩擦 阻力的影响 的主 要体现是 张紧液压缸张力的增大使链条张力变 大 在头部和尾部链轮处 的链条 出现悬链 这使 得链条和轨道 的摩擦变小 虽然链轮处 的受载 因 此变大 但链轮是 带轴 承的 摩擦 因数远 比钢 一 钢的小 因此总的来说 当轨道数据较为理想 时 增大张紧力会小幅度减小驱动阻力 这种 幅度也 是 比较有 限的 原因是刮板取料机 的设计 决定了 即使在张紧力很大的情况下 也只有很少 的链条 处于悬空状态 当轨道的数据不理想时 链条 张紧力 的增加 会使运行链条与轨道之间的阻力 明显增大 原因 是当轨道不平或者轨道上有物料粘 附时 张紧力 的增大会导致 链轨接触正应力的增大 从而导致 摩擦力的增大 链条张紧力对链板与 内套 之间的转 角阻力也 有一定的影 响 见图 1 链条之间通过链轴相连 链轴外面隔着 内套 和链条孔接触 链条在通 过驱 动链轮或者改向链 轮时 两根链条之间会有相对 转动 当张紧力增 大时 相对转动所需 的驱动 力 也会增大 所 以链 条张紧力对链 条的相对转动 的 阻力也会产生影响 1 链条2 刮板3 内套4 轴 图 l链条刮板部件位置关系 2链条张力对 链条转角 阻力影响 的数值 计算 见 图 2 在 链节进 出驱 动或者改 向链 轮组 时 链条会 在链节处 发生转动 以下推导链条张 力和转动功耗之间的关系 一 7 6 一 相对转角 一 相对转角 1 改向链 轮2 驱动链轮 图2 链轮运动示意图 在张力的作用下链条孔和轴套之间产生正压 力 在转动过程 中产生相对位移 从而产生阻力 消耗功率 见图 3 根据链条孔和轴相对转动 时的受力 认为轴孔接触受载时 孔沿径向受力分布符合正 弦分布 则下式成立 p s in s in O d O F 式 中 p为轴孑 L 上 的最大径 向力 9 0 0 为轴孔接触部位 圆周分布角度 F为链条 的张 紧力 式 1 的求解结果为 P 2 F r 在载荷 F的 作用下 转角的阻力矩为 f s in d 4r 兀 j F 2 式中 为轴孔半径 为轴孔接触摩擦 因 数 M 为轴孔接触转角的阻力矩 图3 链条转角时阻力产生示意图 除了改向链轮处发生了链 条的相对转动 以外 由于结构 的 自重变形 轨道上 的链条也发生相对 转动 只是转动 比较轻微 对 于任意位置的链 条 铰轴来说 摩擦阻力矩产生的功率公式为 P d 式 中 P 为 转 角 功 率 损 耗 为 链 条 运 行 速度 在整个轨道长 度上 由于结构 的 自重变形很 起重运输机械 2 0 1 5 1 1 小 累积的 d 值也很小 相对 于改 向链 轮处的转 角值可 以忽略不计 所 以 这里仅考 虑改 向链 轮 和驱动链轮处的功率损耗 当链轮的齿数 为 n时 每个链 节处在进 或出 链轮时的转角为兀 n 所做的功为 W Mf 4 r 2 fF f 4 2 n 完成 做功所需的时间 为 f 5 1 f 1 删 式中 尺为链轮半径 单个链节 由于转角阻力产生的功率为 2 Z Fv r P W 6 分析可得 出 液压缸 张紧力为链条 四个转角 处合张力 的一半 若液压缸张力 为 F 则链条 四 个转角处 的合张力为 2 F 刮板机转角阻力损耗的 功率为 4n U P F 7 尢 由式 7 可知 转角阻力功耗和刮板取料机 的设计链速 内套与链条 的摩擦 因数 接触 面半 径 链轮半 径 以及张 紧液 压缸 的张力 密切 相关 在其他各种设计 参数都 比较确定 的情 况下 液压 缸张紧力和转角功耗成正 比关系 3液压缸张力的合理取值 3 1 理论合理取值 从转角阻力功耗来看 液压缸张力越小越好 但是从前文 的分析来看 张紧力对空载功 率 的影 响不仅是链 条 的转角 阻力 现场轨道 的平 滑程度 和物料在轨 道上的粘附量都会成 为液压缸张 紧力 对空载功率产生影响的因素 根据现场测试 数据可 以判断 现 场轨道质量 和物料在轨 道上的粘 附情况对 空载功率也有较大 影响 轨道质量 问题或者轨道物料清理 不及时产 生的功耗甚 至会 比转角忸 力 产生的功耗大一个数 量级 以上 对于需要俯仰 的刮板取 料机 刮板 会有一定 的俯仰角 当刮板仰到最高 位置工作 时 由于刮 板重力的作用 链 条 的最小 张力有 接近零张力 的 风险 所以刮板 的最小张 紧力应该 至少满足在 最 起重运输机械 2 0 1 5 1 1 大俯仰角工 作时 链条 的最小张力满 足正常工作 所需的张力值要求 表 l 是通过理论 和现场测试 总结 出的张力带 来的影响 可 以看 出 张 紧力在保证 刮板机在各 种工况下运 行平稳 的条件下取较小值 这样能保 证功耗较低 并且各机构件 的使用寿命较长 表 1 张 紧力增加对各 因素 的影响 影 响项 影响结果 链 条转角阻力 功耗增大 轨道质量高时 功耗减小 轨道有变形时 功耗增大 轨道有粘着物料 时 功耗增大 俯仰运行时 平稳 机构件的疲劳强度 寿命变短 3 2张紧力与功耗关系测试 为了解张紧力与功耗 的关 系 做 了一 系列测 试 调整不同 的液压缸张紧力来测试 刮板 机在 同 一 状态下的功耗 表 2是一台使用时间较长 轨 道质量不高 并且轨道 内侧有粘料 的刮 板机功耗 测试数据 表 2 张紧油压与测试功率 I 液压缸压力 MP a 驱动功 k W 3 7 61 3 6 5 6 4 0 11 3 67 8 1 4 0 68 9 从表 2可以明显地看出随着张 紧油压的增加 空载 的驱 动功 耗也 随 之增 大 增 加 的 幅度 超 过 1 0 在现场测量和观察发现 由于年久未维 护 轨道有变形发生 当轨道不平 时 张紧力 的增 加 会造成功耗的增大 在对另一台新的设备进行测试时 得到了表 3 的数据 新安装 的设备具有较好 的轨道质量条件 表 3 张紧油压与测试功率 I I 液压缸压力 MP a 驱动功率 k W 6 7 0 4 1 2 69 8 77 客运架空索道张紧小车行程的研究 杨祥义杜俊明王旭 北京起重运输机械设计研 究院北京1 0 0 0 0 7 摘要 对索道运行过程中张紧小车行程的形成原因进行了分析 阐述了液压张紧系统对张紧小车行程的 影响 针对采用重锤和液压张紧装置的索道 给出了设备选型依据 指出采用液压张紧装置的索道设备选型时 应考虑张紧系统张力变化对 张紧小车行程 的影 响因素 关键词 客运索道 张紧小车行程 张紧装置 中图分类号 T H 2 3 5 文献标识码 A 文章 编号 1 0 0 1 0 7 8 5 2 0 1 5 1 1 0 0 7 8 0 3 Ab s t r a c t T h e p a p e r a n a ly z e s t h e f o r min g r e a s o n f o r t h e t e n s io n in g t rolle y s t r o k e d u ri n g t h e r u n n in g p r o c e s s o f t h e r o p e wa y c la r i f i e s t h e e f f e c t o f t h e h y d r a u li c t e n s i o n in g s y s t e m o n t h e t e n s i o n in g t r o l l e y s t r o k e g i v e s t h e b a s i s f o r e q u ip me n t s e le c t io n for t h e c a b le w a y a d o p t in g t h e h e a v y p u n c h a n d h y d r a u lic t e n s io n in g d e v ic e a n d p o in t s o u t t h a t t h e c a b le wa y e qu ipme n t s h a ll be s e le c t e d by c o ns id e r in g t h e e f f e c t o f t h e t e ns io n c ha n g e o f t he t e ns io n in g s y s t e m o n t h e t e n s io nin g t r o lle y s t r o k e Ke y wo r d s p a s s e n g e r a e ri a l c a b le w a y t e n s io n in g t r o lle y s t r o k e t e n s io n in g d e v ic e 悬索 两点间以一定 的张力悬空架设的钢索 所呈现 的曲线为悬链线 抛物线悬索理论简化 了 悬索的计算方法及过程 其计算误差对工程设计 的影响甚微 被 广泛运用于悬索类工程领域 客 运架空索道 的挠度范围通常控制在 3 一6 基 本符合抛物线悬索理论 的运用范围 J 循 环式 客运架空运 载索 为无极环形 钢丝绳 两端分别绕于驱动轮 和迂 回轮上 依靠钢 丝绳 与 驱动轮之间的摩擦力传递动力 中间支承在各支 架的托 压索轮组上 并用重锤 或液压 张紧装置 张紧 以保证运载索具有一定 的初 张力 重锤张 紧装置由重锤 导 向轮 张紧