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内输送物料的数量:容积生产率单位M 质量牛产率单位 %或 ；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:3600Q计q物V 3.6q物1000q物的计算:物料的种类有关（堆积密度r）；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 ¥1000 F r式中：r-物料堆积密度夕（3 ;F-物料横截面积m2。V,I -IIII其中：物料最大的横截面积为:FF

2、iF2厂Fi-上面弓形面截;F2-下面近似梯形面截。Fi I32 tg(b 13) cosF2l3式中:b-运输带可用宽度，m,可按以下原则取值:(b I3)(b I3).cos Sin2 22m 时，b 0.9B 0.05m ；2m 时，b B 0.25m ；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130 ；-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（%）式中:V-带速，S ；k-倾角系数,倾斜布置输送机引起物料截面积折减系数，按下式计算或者查表。ki)式中:ki-上部物料Fi的减小系数。ki其中:-输送机倾角

3、、度。2 2 cos cos' 21 cos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FQ计3.6Vkr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:B 2200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）：Q H 1000 Q H 轴 102 输 3600367(KW)1 KW 102kg %b.水平输送时: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）W VN轴102输式中:W-运行阻力其中-阻力系数Q3.6VWL

4、 水3.6V故:367(KW)C.倾斜输送时:此时轴功率为a和b两项之和则:Q H367Q L水367(KW)电机功率计算:由轴功率可计算电机功率,N轴N电K传式中:K-满载启动系数,一般取K 1.31.7 （功率备用系数），根据驱动滚筒上的牵引力及带速来计算:P V102则:P VK102传式中:V-带速，mS；(KW)(KW)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。Mmax-电机轴的最大启

5、动力矩，是有外载决定的，其中包括:M max M静M直惯M转惯2P D专（q物q带）L q带L D筒 V2i t1.15 GD n 电375t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;60、120s）t-启动时间，一般取t 25s （可控制启制动，40、n电-电机转速，%imD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， k% ； 运行阻力的计算:目的：1）求输送带的最大张力Smax ；2）选输送带;3）求牵引力、求功率选电机

6、。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:La-该直线段实际长度,m -2、2 3'直线段：3' 4、4' 5、5' 6、6' 1、'b)曲线段：3 3'、4 4'、5 5'、1'、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 n (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向上运行时：SaSbLaq cosLaq sinSaSbLa

7、q SLaq sinLq qHa)当输送带在支承托板上滑动时q( L H)向下运行时：Sa Sb q（ L H）其中运行阻力系数输送带对钢质（或铸铁）的支承滑板：f0.35 0.6 ;输送带对铇过的本质（或纤维质）支承滑板:f 0.4 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f就更小了。b）当输送带在支承托辊上滚动时:向上输送时:SaSb(q物q带）La COS(q物q带)LaSinq托 La(q物q带q托）cosLa(q物q带)sinLa(q物q带q托）L(q物q带)H下输送时：SaSb(q物q带q托）L(q物q带)H向式中:L、H分别为水平投影长度和垂直咼度差，m ;

8、-倾角，度;q物-单位长度上物料重量， kgm ；q带-单位长度上输送带重量， %;q托-单位长度上托辊旋转部分的重量，kgm ；-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）。当米用滑动轴承时，一般滑（2 3）通过分析对直线段运动阻力和张力可写出下列通式:阻力：W q( L H )张力:SiSi 1 W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 （张力）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）线路中任一点的张力Si等于运动方向前一点张力Si 1加上两点之间的运行阻

9、力 W 0曲线段阻力: 牵引构建（输送带）绕在改向滚筒上的运行阻力: 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:所以W1 N 1D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,0.10.15滚动支承时,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）与输送带的张力相比是很小的，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:V-N（S入S出）sin 2S入 sin 2 2将N代入轴颈摩擦阻力Wi中，得:d轴W

10、2S入 sin12D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:W（S入S出）2S入其中E-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:对胶带:1.23TiD筒对钢带: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:d轴W曲 W1 W2 2S入“亠 sin 2S入D筒2d轴S入(21£ % 2)其中:曲-曲线段运动阻力系数d轴曲 2 1 sin 2D筒2曲一般在0.02-0.08之间，可查表。W曲为绕出端张力增大部分，且与 S入成正比

11、,故:（1曲）S入其中：C-为张力增大系数C （1曲）宝1的系数S入当包角为90。时，C 1.021.03;当包角为180。时，C 1.031.04 ;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张力必须满足欧拉公式: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: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：P S入 S出 W总4 rW I¥输送带绕过导向托辊组时的运动阻力取一个托辊来分析研究，在该托辊上所作N 2S'入sin 2包角很小,-就很小sin 2 2因

12、此:N 2S'入对于n个托辊,则总的正压力:则曲线段运动阻力：用的正压力为:s出s入W曲s入s入曲式中:综上所述:s入(1Dd 0.01改向处之曲线段运动阻力及其张力通式:阻力：W曲曲S入张力：S曲 C S入式中:C-张力增大系数，与包角、轴承型式、牵引构件型式等有关，可查表。结论:a)曲线段阻力与绕入点张力S入大小有关，二者成比例（W曲曲S入）;b)已知绕入点张力，即可求得绕出点的张力S出 C S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C S入，而是符合欧拉公式。牵引构件（输送带）张力的计算张力计算的目的:通过张力计算:a)求得线路最大张力;b)由最大张力选取输送

13、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，任一点的张力等于前一点的张力加上这两点间区段的运动阻力,如计算相邻两点的张力应用的计算通式:i Si 1 Wi（直线段）CSi 1（曲线段）F面以图示的带式输送机系统为例来分析讨论:JL£ISG已知条件：由给定线路可知CL2、L3'L41、H 2、H 3、H 4q、q。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;Ci、C2、C3、C4分别为相应曲线区段的张力增大系数，并且设驱动装置在头部,张紧装置设在尾部（重锤式），线路中任一点（1点）的张力Si为已知。试求：驱动装置（滚筒上）绕

14、入点（4点）的张力S4 ?求张力的步骤: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，如口 ： 1、2、2'、3、3'、4、4'点等;b)C）最后求得所需要点的张力。再由已知点（假设1点）的张力（Si）开始依次按轮廓的各点求出相应点的张力;根据给出的线路图，由已知条件逐点进行张力计算:SiC1S1S2S1'W2W2 q0 ( 0 L2H2)S2'C2S2 C2(S1' W2) C2(C1S1 W2)ClC 2 SiC2 W2S3S2'W3Ci C2S1C2W2W3q( L3H3)S3'C3S3Ci C2 C3 SiC2

15、 C3W2C3W3S4S'3W4Ci C 2 C3S1C2C3W2C3W3W4q(L4H4)S4'S1S1qo( 0L1H1)W1q0 ( 0 L1 H 1 )S4S入S4，S出故牵引力（即圆周力）为:PS 入S出S4 S4'注意:a）求4'点张力时，不能采用Si CSi 1关系式，因为在驱动滚筒处S入和S出是符合欧拉公式的，即:4'点的张力S4'可由1点的张力逆时针方向来进行计算:S4' SiWib）驱动滚筒位置改变时，各点的张力也随之变化，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

16、得Si'，再从4'点按顺时针求得Si。小结:a)采用“逐点张力轮廓计算法”求输送带各点张力时，必须从线路中某一点（或已知点张力）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)驱动装置位置不同直接影响线路中个点张力大小，一般是从输送带的最小张力点开始计算。最小张力: 确定最小张力的目的: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。最小静张力最小工作张力 最小静张力-指输送机安装后不运转时，输送带所承受的预张力，它在整个线路中的各点其 张力是相等的。厂f吟：i TL丄L.=-«|=- 二! 一-1*=4. 亠 r”

17、yrr二j 'Ft亠力丑二>- I :最小静张力值是根据: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。最小工作张力-指输送机保证正常工作时，输送带的最小张力值，它在整个线路中不同情况（S工 minS静 min）的各点其张力大小是不相等的。输送机工作时，输送带上任一点的张力值均不得小于最小静张力值。t4最小工作张力的确定: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:则 P S入S出s出 (e 1)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:X._ _= - 在输送带自重和物料重量的作用下，输送

18、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4I -垂度的地方应该在牵引构件张力最小处。因此，为了使输送带的最大垂度fmax不超过允许的值（0%），就必须保证输送带的最小张力不小于某一定值，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:在均布载荷作用下,输送带产生悬垂，取一下段OC来讨论:原点为定坐标系横坐标纵坐标在所取0C线段的两端之张力分别为：Smin和Sx根据力的平衡条件得:1 /Ye J.吕兰一筑 :厂I门I空一.Py 0 Sx s in qgxcosx 0Sx cos S min

19、用式除以式得:sincos即 tg而 tgdydxdygqxcosSmingqx cos cosSmindydxgqxcosSmingqxcosSmindx积分得:gqx cos cosSmingqcos Smindxxdx2gqx cos2S min由初始条件确定积分常数C当x 0, y 0时，则C 02因此y黔cos显然为抛物线方程%02扌时，即在支点A处(0)2 gq 丁 y 歸cos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 fmax(0)2 gq 丁 fmax莎mrcos2gq 0 cos 8S minfmax- 一般取 0 的 1% 0.01其最小张力

20、值为:2e . gq 0Smin cos8 f max当线路上（承载分支）的最小张力小于由上述公式所决定的张力 Smin值时，则必须取承载分支上的张力最小的那一点之张力等于（或大于）Smin，再重新计算线路上各点之张力。通过对线路各点的张力计算，便可求出整个线路的最大张力Smax（ 一般为驱动滚筒绕入点之张力）， 由最大张力可进行输送带强度校核:织物带：ZBSmax-稳定工况下输送带最大张力，N ；-纵向拉断强度；Nmm层;n-稳定工况，静安全系数；棉n 89 ;尼龙、聚酯n 10-12钢绳芯带：Gx富Gx-纵向拉伸强度;n-一般取 n 79小结:当已给出Smin时，则用来校验线路上的最小静张

21、力和最小工作张力是否大于已知值(Smin),否则需提高静张力；如果没有给出，可利用上述公式求得，再由此点张力开始求其它点张力;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。牵引构件张力图解当知道最小张力点的 位置及大小时，并且知道各区段的运行阻力，就可采用逐点张力 计算法求得输送带上任一点的张力。1.驱动装置位置:驱动装置位置不同时，各点之张力值是不同的(变化的)，因此对带强、功率、张紧力等均产生影响。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SiS1'200 kg-最小张力1.05L-输送长度，单位

22、m，其余如图。.、二'E* k -亠 7" df SiS2S3S42二 1,0一一 5二 a7J为V幕JfC"-j驱动装置在A处时200Si W2350CS2368S3 + W11168线路中最大张力：SmaxS4S入1168牵引力：p S4S11168 200张紧力：GS2 + S3350作用于结构架上载荷驱动装置在B处时,A处:号 bU 03968368718S4 S11368S2 S3718(Si'200S2'S1'W11000S3'CS2'1050V S4'S3'W21200线路中最大张力:S maxS

23、4'S入1200牵引力：P' S4'S1'1200200 1000张紧力：G' S2'100010502050rB 处：S4'S1'12002001400彳A 处：S2'S3'100010502050S3'作用于结构架上载荷比较两种方案:最大张力：S4' S4牵引力：P'张紧力：G'结构架所受载荷2.9G)A处：20501360B处：1400718G(G'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:最大张力Smax最小的地方;总的运行阻力W

24、总最小的地方;张紧力最小的地方;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.张力图解: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，就必须对线路各点张 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“了解张力的变化情况”，使得其变化一目了然，所以 可采用张力图解。横坐标表示输送线路各段长度;纵坐标表示输送带张力大小（各点）取一定比例尺，如1厘米代表kg求各点张力：求张力时一般是要知道线路中某一点的张力，从而可求得线路中任一点的张力。而对带式输

25、送机，即使不知道，也可以利用最小张力的概念来求得。如，Si -是线路中绕出点张力，且是最小张力点，按张力逐点轮廓计算法，沿运动方向来计算: 则：S2= S1+ W= S1+150S3 CS21.05(S1150) 其中 C=1.05(1)S4 S3 W21.05(S1 150) 800= 1.05Si 957.5根据欧拉公式:S4 e S1 其中 0.3,180 e =3.01-查表p24表3-13欧拉系数S43.01S1(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一阶沁匚一

26、L 碧"L曲产百"严一f 一_0旦彳当驱动装置位于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,使其最小张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.O5(S3'800)15O32'1.O5S3'990S2，而S?eS3，3.O1S3,故 1.O5S3'9903.O1S3,S3'505 kg由此可知:IS1S2S3S44所包围的图形即为驱动装置设在 A处时的张力图解。而IS3'S4Si'S2'所包围

27、的图形即为驱动装置设在 B处时的张力图解。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。校核工作分支最小张力:gqlSminCOS8 f max由图解可知:在 A 处：Sa maxS41470.63kgS A minS1488.SkgPa 982.13kg张紧力4 S2 S31308.93kg结构载荷：A处S1 S4488.51470.63 1959.13kgB 处 S2S31308.93kg在 B 处：Sb max S2'1528.73kgSb minS3' 505kg张紧力 S4'S1'965.631039.162004.79kg结构载荷：A处S1' S4'2004.79kgB 处 S2' S3'1528.735052033.73kgPB S2' S3&