带式输送机基本计算

1、带式输送机基本计算带式输送机生产率计算生产率（输送量）是带式输送机的最基本的参数之一，是设计的主要依据。定义：所谓生产率是指单位时间输送物料的数量：3容积生产率单位 Mh ；分：质量生产率单位 kg h 或 t h ；生产率主要取决于与两个因素：a. 承载构建单位长度上的物料重量 q物b. 承载构建的运动速度 V生产率计算通式：Q计36003.6q 物 V（ t）q 物 V1000hq物 的计算：物料的种类有关（堆积密度 r ）；q物与：输送的方式有关（连续、定量、单件）；对带式输送机而言物料的输送为连续流，则：q物1000 rFl1000Fr（ kgm）l式中：r- 物料堆积密度tm3；F

2、- 物料横截面积 m 2 。其中：物料最大的横截面积为：FF1F2F1 - 上面弓形面截；F2 - 下面近似梯形面截。F1l 3 (b2tgl 3 ) cos6F2(bl 3 )(b l 3 )l 3cossin22式中： b - 运输带可用宽度，m ，可按以下原则取值：B2m 时， b0.9B0.05m ；B2m 时， bB0.25m ；l3 - 等长三托辊（中间托辊）长度，m ；对于一辊或二辊的托辊组，则l 30 ；- 物料的动堆积角，可查表，度；- 槽角，度。F 值也可查表。生产率的计算：Q计 3.6F V k r（ t）h式中：V - 带速， m；sk - 倾角系数，倾斜布置输送机引起

3、物料截面积折减系数，按下式计算或者查表。k 1F1 (1 k1 )F式中：k1 - 上部物料 F1 的减小系数。cos2cos2k1cos21其中：- 输送机倾角、度。带宽的确定 :已知生产率，可由能下式计算所需的物料横截面积F 。FQ 计3.6V kr根据 F 查表得所需带宽，对于输送大块散体物料的输送机，还需满足下式要求：B2200式中：a - 最大粒度， mm 。功率的计算：可以由给定的生产率来计算（概算） ；或者由驱动滚筒的牵引力（圆周力）来计算。根据生产率来计算：a. 做垂直输送时（做有效功） ：QH1000QHN 轴3600367（KW）102输输1 KW 102 kgmSb. 水

4、平输送时：由于物料不提升，故所需功率主要是用来克服运行时的摩擦阻力（有害功）。WVN 轴102 输式中：W - 运行阻力W q物 L 水其中- 阻力系数QWQq 物L 水3.6V3.6V故：N 轴Q L水（KW ）367 输c倾斜输送时：此时轴功率为 a 和 b 两项之和则：Q HQ L 水N 轴367367 输输Q（ HL水)(KW)367 输电机功率计算：由轴功率可计算电机功率，N电N 轴K传式中：K - 满载启动系数，一般取K1.3 1.7 （功率备用系数），根据驱动滚筒上的牵引力及带速来计算：P V（KW）N 轴102 输则：P V（KW ）N 电 K102 传输式中：V - 带速，

5、m s ；P - 牵引力， kg , 等于线路上的阻力之和。由 N电 选电机。电机超载系数的校核（校验） ：M maxM 额定式中：- 电机允许的超载系数，可由电机产品目录中查得，一般为2.0 2.5 ；M 额定 - 电机额定力矩，由电机产品目录中查得，是由电机本身的结构决定的。M m ax - 电机轴的最大启动力矩，是有外载决定的，其中包括：M maxM 静M 直惯M 转惯P D 筒（ q物q 带） Lq 带 LD 筒V21.15 GD n电2i 传传2it375t式中：L - 输送机长度， m ；i - 驱动装置的传动比；传 - 驱动装置的效率；t - 启动时间，一般取t2 5s （可控制

6、启制动， 40、60、 120s）n电 - 电机转速，r mim ；D 筒 - 驱动滚筒的直径；GD 2 - 高速轴上所有旋转质量（转子、联轴接、制动轮等）的转动惯量；1.15- 考虑其它轴上的旋转质量对驱动轴所产生的惯性力矩的折算系数；q带 - 输送带单位长度的质量，kg m ；运行阻力的计算：目的： 1）求输送带的最大力Smax ；2）选输送带；3）求牵引力、求功率选电机。由下面输送机线路布置图可知，运行阻力可以分三种类型来讨论：a) 直线段的阻力：直线段： 3' 4、4' 5、5' 6、6' 1、1' 2、2 3' ；b) 曲线段： 33&

7、#39;、44'、55'、11'、22' ；c) 局部阻力：装载及卸载阻力、清扫器阻力、托辊前倾阻力等。上述三种阻力的总和等于驱动装置的牵引力，我们主要讨论直线段阻力和曲线段阻，关于局部阻力手册 DT(A) 型 中有阐述。直线段阻力：在输送机线路布置的倾斜区段截取一直线段abLa 为分离体进行分析研究：a) 当输送带在支承托板上滑动时向上运行时：SaSbLa q cosLa q sinSaSbLa qSLa q sinLqq( LqHH )向下运行时： SaSbq(LH )其中运行阻力系数f输送带对钢质（或铸铁）的支承滑板：f 0.35 0.6 ；输送带对铇过的

8、本质（或纤维质）支承滑板：f0.4 0.7当然目前有一种无摩擦（即少摩擦）材料支承滑板，则摩擦系数b） 当输送带在支承托辊上滚动时：f 就更小了。向上输送时：SaSb（ q物q 带） La cos(q物q带 ) La sinq托 La '( q物q带q托 )cosL a(q物q带 ) sinLa(q物q带q托 )L(q物q带 )H向下输送时：SaSb( q物q带q托 )L(q物q带 )H式中：La - 该直线段实际长度，m ；L、H 分别为水平投影长度和垂直高度差，m ；- 倾角，度；q物 - 单位长度上物料重量，kg m ；q带 - 单位长度上输送带重量，kg m ；kgq托 - 单

9、位长度上托辊旋转部分的重量，m ；- 托辊的运动阻力系数由于形成托辊运动阻力的原因较复杂，因此一般用实验方法确定（可查表） 。当采用滑动轴承时，一般滑(23)通过分析对直线段运动阻力和力可写出下列通式：阻力： Wq(LH )力: SiSi 1W结论： 1）运行阻力 W 向上输送时 加 H ，向下输送时 减 H ；2 ）运行阻力 W 之大小与 Si （力）无关，只与至于线载荷 q 及线路布置有关（ L、H ）；3 ）运动阻力系数 与支承的结构形式有关；4 ）线路中任一点的力 Si 等于运动方向前一点力 Si 1 加上两点之间的运行阻力 W 。曲线段阻力：牵引构建（输送带）绕在改向滚筒上的运行阻力

10、：此时运行阻力由两部分组成：轴颈的摩擦阻力牵引构件（输送带）的僵性阻力轴颈的摩擦阻力：因为 W1D 筒d 轴2N 12所以 W1N 1d轴D筒式中：D 筒 - 滚筒直径；d 轴 - 滚筒轴直径；1- 轴颈摩擦系数滑动支承时，1 0.10.15滚动支承时，1 0.02 0.03而 N （正压力）应等于 S入 、 S出 及改向滚筒重量的几何和，但是一般情况下滚筒的重量（特别是焊接滚筒）与输送带的力相比是很小的，因此为了简化计算可忽略滚筒的重量。又因为S入 与 S出 相差很小，通常在3% 6% ，很少达到 10% 。则：N( S入S出 ) sin2S入sin22将 N 代入轴颈摩擦阻力 W1 中，得

11、 :W1 2S入 sind 轴12D筒僵性阻力（亦即刚性阻力） ：僵性阻力也就是抗变形的能力，其情况与钢丝绳的僵性例同，一般用试验方法确定， 并用经验公式表示：W2( S入S出） 2S入其中 - 僵性阻力系数，其值是根据牵引构件的型式和尺寸以及导向滑轮或滚筒的直径而定。输送带的僵性阻力系数之推荐公式：1.23对胶带：1.3D筒对钢带：D 筒式中：- 输送带厚度D筒 - 滚筒直径曲线段改向滚动上运行阻力则为：W曲 W1W22S入d轴sin2S入1D筒2S入(2 1d轴 sin2)D筒2曲S入其中：曲 - 曲线段运动阻力系数d轴曲2 1D筒sin22曲 一般在 0.02 0.08 之间，可查表。W

12、曲 为绕出端力增大部分，且与S入 成正比，故：S出S入W曲S入曲S入(1曲)S入CS入其中： C - 为力增大系数C(1曲)S出1的系数S入当包角为 90 °时， C1.02 1.03 ；当包角为 180°时， C1.03 1.04 ；也可查表。输送带绕过驱动滚筒时的运动阻力此时绕入端与绕出端力必须满足欧拉公式：S入eS出此时只考虑其僵性阻力，而不考虑轴颈的摩擦阻力，摩擦阻力在电机效率中计。僵性阻力为：W僵(S入S出 )而牵引力（圆周力）P 为：PS入S出W总W僵但由于值很小，则僵性阻力与W总 比较小得多，故有时不考虑W僵 。则：PS入S出W总输送带绕过导向托辊组时的运动阻

13、力取一个托辊来分析研究，在该托辊上所作用的正压力为：'N2S'入 sin2包角' 很小，' 就很小故 :sin2''22因此 :N 2S'入''S'入2对于 n 个托辊，则总的正压力：NnnnS入'而n',NS入则曲线段运动阻力 :W曲N曲S入曲而W曲S出S入S出S入W曲S入S入曲S入 (1曲 )CS入式中：C1d曲曲0.01D综上所述：改向处之曲线段运动阻力及其力通式：阻力： W曲曲 S入力：S曲CS入式中：C - 力增大系数，与包角、轴承型式、牵引构件型式等有关，可查表。结论：a) 曲线段阻力与

14、绕入点力S入 大小有关，二者成比例（W曲曲S入 ）；b) 已知绕入点力，即可求得绕出点的力S出CS入；c)驱动滚筒处之S入 与 S出 之间关系，不能用下式计算：S出CS入 ，而是符合欧拉公式。牵引构件（输送带）力的计算力计算的目的：通过力计算：a) 求得线路最大力；b) 由最大力选取输送带并验算其强度；c)求牵引力及功率。逐点轮廓计算法：输送带在输送机线路中， 任一点的力等于前一点的力加上这两点间区段的运动阻力，如计算相邻两点的力应用的计算通式：SiSi 1Wi（直线段）SCSi 1（曲线段）下面以图示的带式输送机系统为例来分析讨论：L1、 L2、L3、L4已知条件：由给定线路可知H 1、H

15、2、H 3、H 4q、 q0 分别为承载及无载分支的线载荷；、 0 分别为承载及无载分支的运动阻力系数；C1、 C 2、 C 3、 C 4 分别为相应曲线区段的力增大系数，并且设驱动装置在头部， 紧装置设在尾部（重锤式） ，线路中任一点（ 1 点）的力 S1 为已知。试求：驱动装置（滚筒上）绕入点（4 点）的力 S4 ?求力的步骤：a)先确定线路中的各典型点， 即直线区段与曲线区段的交接点，如：1、1'、2、2'、3、3'、4、4' 点等；b) 再由已知点（假设 1 点）的力（ S1 ）开始依次按轮廓的各点求出相应点的力；c) 最后求得所需要点的力。根据给出的线

16、路图，由已知条件逐点进行力计算：S1C1 S1S2S1'W2W2q0 ( 0 L2H 2 )S2'C2 S2C2 (S1' W2 ) C2 (C1S1W2 ) C1C2 S1 C2W2S3S2'W3C1 C2S1C 2W2W3W3q(L3H 3 )S3'C3 S3C1 C2 C3 S1C2 C3 W2C3W3S4S'3 W4C1 C2 C3S1C2 C3W2C3W3 W4W4q(L4H 4 )S4' S1W1S1q0 ( 0 L1H 1 )W1q0 ( 0 L1H 1 )S4S入S4'S出故牵引力（即圆周力）为：PS入S出S4S4

17、'注意：a) 求 4' 点力时，不能采用SiCSi 1 关系式，因为在驱动滚筒处S入出是符合欧拉公式和 S的，即：S入S出e4' 点的力 S4' 可由 1 点的力逆时针方向来进行计算：S4'S1W1b) 驱动滚筒位置改变时，各点的力也随之变化，假定驱动装置设在1 处，且 S4' 为已知，则此时计算顺序应从 4' 点按逆时针顺序直至求得 S1' ，再从 4' 点按顺时针求得 S1 。小结：a) 采用“逐点力轮廓计算法”求输送带各点力时，必须从线路中某一点（或已知点力）开始；b) 根据驱动装置位置确定顺时针或逆时针进行计算；c

18、) 驱动装置位置不同直接影响线路中个点力大小， 一般是从输送带的最小力点开始计算。最小力：确定最小力的目的：1. 防止输送带发生过大的垂度；2. 保证驱动装置正常工作；3. 保证工作构件的稳定性等。最小静力分：最小工作力最小静力 -指输送机安装后不运转时，输送带所承受的预力，它在整个线路中的各点其力是相等的。最小静力值是根据：1. 操作经验；2. 工作条件；3. 线路布置（ L、H ）；4. 输送量及物料堆积密度等而定。最小工作力 -指输送机保证正常工作时，输送带的最小力值，它在整个线路中不同情况的各点其力大小是不相等的。输送机工作时，输送带上任一点的力值均不得小于最小静力值。（ S工 min

19、S静 min ）最小工作力的确定：可按下列三种情况确定：1) 为了避免打滑， S入 与 S出 两者之间应满足欧拉公式：S入S出e则PS入S出S出 (e1)2) 两个支承托辊间牵引构件的垂度不超过许用垂度来确定：在输送带自重和物料重量的作用下， 输送带在支承托辊间要产生下垂。 当托辊间距相同时，输送带产生最大下垂度的地方应该在牵引构件力最小处。因此，为了使输送带的最大垂度f m ax 不超过允许的值 ( 0 %) ，就必须保证输送带的最小力不小于某一定值，一般是考虑承载分支。见图。为了简化计算，把AB 曲线按直线来考虑（因AB 支承间的曲线长度与AB 线段的长度相差无几），其上作用均布的线载荷：

20、qq物q带在均布载荷作用下，输送带产生悬垂，取一下段OC 来讨论：原点为 0定坐标系横坐标 x纵坐标 y在所取 OC 线段的两端之力分别为： S min 和Sx根据力的平衡条件得：y0Sxsinqgx cos-x0SxcosS min-用式除以式得：singqxcoscosS min即tggqxcosSmin而tgdydxdygqxcosdxS mindygqxdxcosS min积分得：ygqxdxcosS mingqxdxcosS mingqx 2cosC2S min由初始条件确定积分常数C当 x 0, y 0 时，则 C 0因此gqx2ycos -显然为抛物线方程2S min当 x0时，

21、即在支点 A 处2( 0)2gq则y2cos2S min实际上此时 y 为支点 A 处的纵坐标 y 值，而在数值上等于原点0 处的最大垂度值 y f maxgq( 0)22fmaxcos2Smin2gq0cos8S minf m ax - 一般取0 的 1%0.01其最小力值为：gq 0 2S mincos8 f max当线路上（承载分支） 的最小力小于由上述公式所决定的力S min 值时，则必须取承载分支上的力最小的那一点之力等于（或大于）S min ，再重新计算线路上各点之力。通过对线路各点的力计算，便可求出整个线路的最大力Smax （一般为驱动滚筒绕入点之力） ，由最大力可进行输送带强度

22、校核：织物带：ZSmaxnBSmax - 稳定工况下输送带最大力，N ；- 纵向拉断强度；N；mm 层n - 稳定工况，静安全系数；棉 n8 9 ；尼龙、聚酯 n 10 12钢绳芯带： G xSmaxnBG x - 纵向拉伸强度；n - 一般取 n7 9小结： 当已给出 S min 时，则用来校验线路上的最小静力和最小工作力是否大于已知值(S m in ), 否则需提高静力 ; 如果没有给出 , 可利用上述公式求得 , 再由此点力开始求其它点力； 对靠摩擦驱动的输送机，一般用保证不打滑的条件来验算，或者反之。牵引构件力图解当知道最小力点的位置及大小时，并且知道各区段的运行阻力，就可采用逐点力计

23、算法求得输送带上任一点的力。1. 驱动装置位置：驱动装置位置不同时，各点之力值是不同的（变化的），因此对带强、功率、紧力等均产生影响。总之对整机的尺寸和成本影响很大。以一台水平输送机为例：当已知：w1800 kg-有载分支w2150 kg-无载分支S1S1'200 kg-最小力C1.05L-输送长度 , 单位 m，其余如图。 驱动装置在 A 处时S1200S2S1W2350S3CS2368S4S3 +W11168线路中最大力：Smaxs4S入1168牵引力： p S4S1 1168200968紧力： G S2 + S3350 368718作用于结构架上载荷A处： S4S11368B处：

24、 S2S3718 驱动装置在 B 处时，S1'200S2 'S1'W11000S3'CS2'1050S4 'S3'W21200线路中最大力：SmaxS4 'S入1200牵引力： P' S4'S1'12002001000紧力： G' S2'S3'100010502050作用于结构架上载荷B 处： S4'S1'12002001400A 处： S2'S3'100010502050比较两种方案：最大力： S4'S4牵引力： P'P紧力： G&#

25、39; G(G' 2.9G)结构架所受载荷A 处： 20501360B 处： 1400718由上述比较，显然驱动装置位置在A 处比在 B 处有利。驱动装置最合理位置考虑的原则： 最大力 Smax 最小的地方； 总的运行阻力 W总 最小的地方； 紧力最小的地方； 结构所受载荷最小的地方。由上面分析可知：一般驱动装置设在 运行阻力最大区段的后面，即卸载点附近最为有利，是拉拽而不是推动； 对倾斜输送机，应放在上端。2. 力图解：对线路布置比较复杂的输送机， 为了选择最合理的驱动装置的位置，就必须对线路各点力进行多次计算，反复比较后确定其驱动装置的位置。为了简化这种计算，同时能直观的“了解力的

26、变化情况”，使得其变化一目了然，所以可采用力图解。横坐标表示输送线路各段长度；用纵坐标表示输送带力大小（各点）取一定比例尺 , 如 1 厘米代表mkg前面讨论的水平输送机为例,求各点力 :求力时一般是要知道线路中某一点的力，从而可求得线路中任一点的力。而对带式输送机，即使不知道，也可以利用最小力的概念来求得。如， S1 -是线路中绕出点力，且是最小力点，按力逐点轮廓计算法，沿运动方向来计算：则： s = S + w = S +1502111S3CS21.05(S1150)其中 C=1.05sS3W21.05(S1150)800=1.05S1 957.5 -(1)4根据欧拉公式 :S4e S1其

27、中0.3,180e =3.01 ->查表 p24 表 3-13 欧拉系数S43.01S1-(2)(1) 和 (2) 公 式联立求解得 :S1 =488.5S2638.5S3 =670.43S4 =1470.63确定比例尺 :1cm 分别代表t、 kg 和 u、 m画出横坐标和纵坐标当驱动装置位于B 处时，可用简化的方法，通过将横坐标平移（向上或向下）相应的距离，使其最小力值不小于一定的值。通过3s3 做 I II平行横坐标并交于 2 S2 ，且使线路上各点不小于 505kg.S3505 kg 是由联立求解得出：1.05(S3'800)150S2'1.05S3'99

28、0S2'而 S2'eS3 '3.01S3 '故 1.05S3' 990 3.01S3'S3'505 kg由此可知：1 S1 S2 S3 S4 4 所包围的图形即为驱动装置设在A 处时的力图解。而 IS 3' S4 S1' S2'所包围的图形即为驱动装置设在B处时的力图解。根据上述图解可进行各项数据比较，便可确定合理的驱动装置位置。校核工作分支最小力：gqlcosSmin8 f max由图解可知：在 A 处： SA maxS4 1470.63kgSA minS1488.5kgPA982.13kg紧力 S2S31308.93kg结构载荷： A 处S1 S4488.5 1470.63 1959.13kgB处 S2S31308.93kg在 B 处： SB maxS2'1528.73kgSB minS3' 505kg紧力 S4 'S1'965.631039.16 2004.79kg结构载荷： A 处S1'S4'