08-带式输送机设计计算体系

第8章带式输送机设计计算体系带式输送机的计算，是一项最基本的专业技能。通过严谨、合理的计算，才能得出切合实际的输送机技术参数，为各类设备的选型提供依据。这是机械部全体技术人员都需要掌握的技能。思考问题：计算过程中哪些参数是事先给定的？哪些是需要计算分析或查表后选取的？输送机理论最大运量与哪些因素有关？这些相关因素中哪些是常量哪些是变量？变量时如何变化的？查看GB50431和DTII(A)设计手册，驱动力F°的计算公式有何区别？分析其含义，如有变量系数，分析其取值依据。如何综合协调考虑带宽、带速、运量、输送机长度的关系？运行阻力系数w取值依据。根据相关手册和国标，查找上运输送机逆止力矩、制动力矩，下运输送机制动力矩计算选用的备用系数；传动滚筒直径选取依据？托辊组间距选取的依据？对于长距离输送机、起伏输送机、下运输送机，拉紧力的设定需要考虑哪些因素？了解接头强度/效率的含义。国标50431中7.4.1条目，计算胶带安全系数时选用的是输送机稳定运行时胶带最大张力来计算，是否合理？设定的胶带安全系数，是否考虑了接头效率？每种直径的托辊所使用的最高带速。比较GB50431，DTII设计手册和于岩老师《运输机械设计》、孙可文《带式输送机的传动理论和设计计算》中电机功率的计算方法的差异，并解释。1设计计算的基础知识关于带式输送机的基础知识，在《DTII(A)型带式输送机设计手册•设计计算》和《DTII型固定式带式输送机•设计选用手册》中都有详细描述，另外在孙可文老师和于岩老师的带式输送机专注中有进一步的讲解。1.1计算体系概述目前国内普遍应用的带式输送机计算体系主要有：《DTII（A）型带式输送机设计手册•设计计算》，《GB50431•带式输送机工程设计规范》，用于煤炭行业的《MT/T467•煤矿用带式输送机设计计算》，国内带式输送机设计计算规范普遍参考借鉴了《ISO5048•连续搬运设备-带承载托辊的带式输送机-运行功率和张力计算》。另外，在国际上应用较为广泛的还有美国CEMA输送带张力与功率计算、DIN22101输送散状物料的带式输送机（德国工业标准）。我们公司通常采用的计算方法取自山东科技大学孙可文教授编著的《带式输送机的传动理论与设计计算》，适用于长度100m以上的各类型带式输送机计算。如输送机长度小于100m，推荐采用DTII（A）手册中的计算方法。以上各种带式输送机计算体系所选用的计算公式以及考虑到的影响运行阻力的因素略有不同，但最终计算结果基本一致，设备选型也基本相同。在本章的讲解中，主要针对我们日常所采用的计算体系进行阐述、分析。1.2带式输送机基本参数类别符弓说明•单位A输送机根截分支的托辗间职mau辅送机回程分支的托,闻距mA犒逆带利精归器间的接触画耕m2b痴西带装截物料的宽度（实际填充物料或成载物料的宽度卿有效带宽m小导料仁板向K宽度211Li输送带宽度m系敷（附加阻力）-c.情形系教d精送带厚度•md.辅承内径mD浪简直税me自然对数的底/模拟犀擦系致F陵筒上Y-均输送带张力NFi灌简上紧边弗力.N&演筒上松一』张刁N即主要阻力N符叶说明中.位/*mux输送带提大张力NF<n输送带最小张.力N#,、•附加UI力NFs特种IU力N%特种主要阳力N跖特种附加阻力NF*倾斜阻力NFt作用在传动浪筒11两边输送带张力利滚简转动部分质辱引起的力的矢时之称NFu所右校动滚筒上所需圆周驱动力Ng页力加速度。m/妒(h/猊)nm・在托魂之问允许的椅送带垂度—H输送机卸料段和装料段间的高差ni/v输送能力m3/s珞躺送能力Wsk侦斜系数—&清扫器制板系数N'/rnI装有导料挡板的设备长度h中辑长度（槽形「海式）加料段位鹿LZ^)LZ^)LP

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度装有前倾托辗的设备长度清扫器和输送带之间的赤力会部传动浪筒所需传动功率全部更功电机所需驱动功湛承载分支和回程分支每米辅送端的质量每米输送物料的质量输送机承我分戈每米机长托辗旋转部分质量输送机何程分支将米机长托辗旋转部分质域输送机小时生产能力输送带上物料横截面面机带速在输送带运行方向上物料的输送速度分员卖息角设备在遥行方向的倾斜角托辕辅线相对于垂直输送带纵向轴线的前倾角7效奉—e物料的燧积角’度槽形嫉载托帽侧辐独技与水平线间大角度传动滚筒和输送带间的孳擦系数，或裁托辄勺蜻送带间的糜擦系数——物斜与痼送带何的庠擦系数——物料与导料档板间的摩擦系放—产3输送带勺清扫器间的摩擦系散—4血速度系数—p输送物料的松1ft密度输送带在所有传动滚筒上的崩包角_—弧度1.3带式输送机计算过程概述2关键参数的计算选取一般数据的计算和选择参照DTII(A)手册、相关国标规范均有描述，此次讲解为对原有计算公式的扩展及补充。基础知识掌握有欠缺的员工可先学习DTII(A)以及GB50431。2.1带速选取根据下表，可根据不同输送量的要求选用不同的带速、带宽组合：输送能力Q带速v/m-sjB/mtri0.81.01.251.62.02.53.1545.06550069871081391174217650127115919825431839780019824831039749662076110003244055076498H1014127&1622120059374295111881486187223772971.14008251032132116522065260233044130160021M27333444437354661800279534944403559169899083200034704338546669418676112772200168438690|10863141202400828910526!1315817104注：输送能力Q值系按水平运输.运行堆积角。为20•.托莪慵角A为35.时汁算的“对于已知运量的输送机，合理选择带速、带宽是设计选型的第一步，是对整个方案设计合理性起决定性的一步。给定了一个运量，在上表中能选出多个满足输送要求的组合，具体如何取舍，需要注意以下事项：长距离、大运量、大带宽的输送机可选较高带速，如单机长度10km，运量4500t/h，为降低整机投资成本，可选不小于5m/s的带速；

◊带宽较小时，不宜选用较高带速，降低跑偏、撒料故障。具体可参照上表中非空白区域，如带宽800mm时，带速应不超过3.15m/s；倾角越大、运距越短，带速应越小。如输送机长度为30m，带速尽量控制在1.5m/s以下，避免较高的接头疲劳。如输送机倾角达30°，结合物料特性，带速尽量小于2.0m/s甚至更小，减少物料下滑现象；粒度大、易粉碎、易起尘的物料，宜选用较小带速。粒度较大，会加剧托辊和胶带受到的冲击，选用小带速能降低该不利影响。类似水泥等易起尘的物料，带速尽量控制在2.0m/s以内。采用卸料小车或犁式卸料器时，带速分别不宜超过2.5m/s、2.0m/s。◊其它特殊情况在满足以上要求的情况下，可适当选用较高带速，以降低胶带和相关设备投资，从而降低整机成本。2.2托辊布置选择输送机手册上给出的托辊组槽角有35°和45°，但实际使用的大部分是35°槽角结构。因45°成槽角会加大胶带受到的磨损、增大输送机的运行阻力（即增加了能耗）。在输送能力满足要求的情况下，优先选用35°槽型托辊组；45°槽型托辊组比35°托辊组具有较大的物料最大截面积，约大10%。当运量较大，所选带速和带宽不宜再增加时，可适当选用45°槽型托辊组校核其输送能力；输送机手册中给出的推荐上托辊组间距为1.0m和1.2m，在实际使用中，我们通常采用1.2m和1.5m的托辊组间距。如托辊承载能力足够，我们可以讲承载托辊组间距增大到2.0m-3.0m。◊运量较大或带宽较大时，可以通过调整托辊组间距、托辊布置方式的办法来降低托辊受到的载荷。具体方法如：减小托辊组间距、三节辊结构改为四节辊结构。如下图所示：将中间平辊调整为2节较短托辊，载荷降低约50%，避免造成托辊轴承型号过大。

2.3输送能力的计算以下为DTII手册中的最大物料截面积计算公式。S=Si+52(3.3-1)Si=[+3-，3）cos灯譬（3.3-2）$2_S2cosAJ[2sinA」（3.3-3）b——输送带可用宽度,m,按以下原则取值：月＜2m时0=O.9B-0.0Sm;B邳2m时,b~B—0.25m;h-一中间相长度,m;对于一辐或二辐的托辗组％=0；&—料的运行堆积角，参考表2-1中数据酌定。公式理解起来不难，关键是要明白其中的变量系数如何选取。除去公式中没有争议的输送带可用带宽（有效带宽），其它均需要深入思考。物料运行堆积角。，可以查表获得，根据下表，不同带速对应不同的运行堆积角。^21物料特性及不同带速下的运行堆积角矶参考值）序号物料名祢堆积密度p/x103kg-m"3输送机允许最大倾甫s/C）静堆积角«/（•）运行堆积角e/cv=1^0/nrs-1L251.62.02.53.154.05,01烟煤（原煤）0,85-1.0204535353025252018152烟煤（粉煤）、0.8-0.8520-224535353030252520203炼焦煤（中精尾）0.8520-2245353530252020t5154无烟煤（块）0.9-1.015-162725252015105无烟煤（屑）1.0182725252015ID6焦炭0,45-(15177碎焦、焦丁0.4-0.452040353025208铁矿石L9-2.716-18373530252220「1815109铁粉矿1.8-2.21840353530302520201510铁精矿2.0-2.420403535,30302520201511球团矿（铁）2B22|1230252020151012烧结矿（铁）1.7-2.016-18403530252013烧结矿粉（铁）L5T618-20403530252014-五天石、白云石（块）L6〜L8j16〜1840353C25252C201510但是，输送机长度不同时，所应选取的物料运行堆积角应有所区别。举例如下:一条长距离输送机，长度为6km。输送过程中，物料在胶带上不断颠簸，经过一段距离的颠簸之后，物料的堆积情况应当是上图中的（1）还是（2）比较接近实际？如此看来，运行堆积角直接在上述表格中查取是有一定的局限性的。计算原则：对于500m以上的输送机，物料运行堆积角应＜15°，3km以上的输送机，物料运行堆积角应＜5°，运距进一步增大时，运行堆积角可按0°计算，以防参数选取不合理、不合乎实际而造成的撒料现象。槽角久，在2.2条目“托辊布置选择”已经有提到，在理论输送能力较勉强时可适当选用较大槽角的托辊组结构来增大理论输送能力。中间辊长度13,中间辊长度略长或略短，会对最大物料截面积产生什么影响？自己计算找答案。表3-6模拟庠擦系敷贞推荐值j2.4模拟运行阻力系数的选取安装情况工作条件如右图所示，DTII手册中给出了模拟摩擦系数的推荐值。我们在实际计算过程中，通常也水平、向上倾斜是在0.012-0.03的范围内选取。根据现场实际及向下倾斜的电动工况使用情况反馈，运行中的输送机实际模拟摩擦系数值也是在0.012-0.03范围内。我们之所以对工作环境良好，制造、安装良好，带速低,物料内摩擦系数小0.020按标准设讣,制造'调整好，物料内摩擦系数中等0.022多尘，低温，过载，高带速，安装不良.托辑质量差，物料内摩擦大0.023-0.03下运发电工况输送机取较小值，对恶劣环境下电向下倾斜动工况输送机取较大值，目的是为了确保所选电设计，制造正常，扯于发电工况时5.012-0-016机功率满足实际使用要求。即在恶劣工况下输送机模拟运行阻力系数可能只有0.02，但是我们还是按0.03计算，以免电机功率不足或胶带安全系数偏小。但是，对于长距离带式输送机和其它大型输送机，较小的阻力系数的变动，就很可能造成较大的总阻力、电机功率、胶带安全系数的差异，在这种情况下，为防止驱动、制动、胶带等设备选型严重偏离实际，需注意以下阻力系数选取原则：大型下运带式输送机，模拟运行阻力系数可以由0.012增大到0.016,在采用我公司接触式密封的高阻尼托辊时，该系数可以增大到0.02以上；长距离电动工况运行的带式输送机，阻力系数可以根据实际情况取值0.02-0.022附近；◊对于角度较大或者运距较短的输送机，阻力系数的选择对设备选型影响较小，可按DTII手册的推荐值选取；对于转弯输送机，胶带受到的运行阻力进一步增大，应根据转弯半径的大小以及使用环境，阻力系数取值0.03左右或以上。2.5主要运行阻力计算公式蚤拎八古W=g^q+q'+q)-w'•cosP+(q+q)sinp]承载分支：ztdd回程分支.w=gU.（qd+%”）•&'•cosp-qd-sinp]主要运行阻力由两部分组成，物料、胶带重力产生的阻力以及胶带运行受到的滑动摩擦阻力。上运输送机，P取正值，下运输送机，P取负值。2.6驱动力计算公式◊GB50431计算公式与DTII（A）手册相一致：4.2.2秒动滚筒所需圆周力，应按下列公式计算：I适用于所有的带式输送机长度的•般订算公』匕七=%+死+琦+F险+%&2-i）2当带式输送机长度大丁80皿时.可按下列公式计算：纪+%+&+%S3⑵◊我公司计算体系驱动力计算公式：（1）电动工况的输送机：W=S―S+0.03x（S+S）+WylylNWN为局部阻力之和，公式中考虑了一定的胶带张力损失‘0.03（Sy+S]）”，目的是为了确保所选驱动力能够满足物料输送要求。⑵发电工况的输送机：W-Sy-S〔该计算公式没有考虑胶带张力损失和局部阻力，目的同样是为了确保所选驱动力能够满足物料输送要求。因Sy-Si为负值，如考虑局部阻力和张力损失，会降低驱动力的大小，会致使存在所选驱动力无法满足实际需要的隐患。对于长度＞100m的输送机，两种计算方法最终结果相近，一般选用我公司计算体系。当输送机长度较短，＜100m时，可按DTII手册中的方法计算。2.7电机功率计算DTII手册计算3.4,2传动功率计算Px=F萨,(12)式中F*传动滚筒轴所需功率，kW；Fl圆周驱动力网云一带速。驱动屯机轴所需功率给Pm=$kW【带式输送机所需正功幸)(13)以一EkW(反储以率)114)◊GB50431带式输送机工程设计规范计算公式4.3.1带式输送机稳定远行时传动滚筒所需运行功率.，您按下列计算:I式中P.i——传动潦—听需运仃功率1.3.2驱动电劾机所需功率，应符合下列规定：1带式输送机为止功率运行时「应按F式计算：=以(4.3.2-1)7?12带A输送机为负功率运行肘，阮控下式计算：PM=W3.N筋式中'驱劫电动机所需运行功率(kW)："[——驱动系统正功率运行时的传动功率。应根据驱动系统各组成部分的效率综合确定，宜为0.85~0.95：牛——驱动系统负功率运行时的传动效率宜为0.95-1.0=◊孙可文教授《带式输送机传动理论与设计计算》电机功率计算公式1)驱动滚筒输出功率(主轴功率)*闩井如'1。7(kW)(279〉2)所需电动机功率吉P-KiPd^1CkW>(2-90)备用系数Kd系考虑到电动机特性差异与物料不均阻力系数变化，一般取及日=1»15〜1.2@◊MT467煤矿用带式输送机设计计算公式9电动机功率计算电动机功率应分别按如下两种工况计算。9-1电动工况9.2发电工况式中的2个Z分别代表电压降系数、功率平衡系数。◊火力发电厂运煤设计技术规程，输送机功率计算公式当不验算起劾时间及其加速度时,计算功率%宜按下式计算.，,Pgk章<10.2.9-4）式中：k•考虐重枚起扇和切瘁.贮备的系数。对于倾弃W不小于尹的上运带式输送机可取L15-1.3；对于水平或倾角&小于5。的上运带式输送方L传动■筒运行功率。大于37.0竦W（配液力偶合器）的可取L】5〜L20；传动滚筒运行功率土不大F3ZOOkW（配弹性柱销联轴器）的可取L15T4O■带速较高、倾角较卜功率较大的;丁取:玫人也表10.2.9驱动装置的侍却敏率强咔方式FJ单华萄，配弹挥II三岫穴l_隼备耳.配电走辱渔方咧合器—10,90O.S!6双弱魂鼠理式电吐叫，配限孕半政方叫IV照_O.P-&◊综上，煤矿井下选择电机功率系数较大，考虑了功率备用系数、功率不平衡系数、电压降系数、传递效率。电厂输送机计算规范考虑了功率备用系数、传动效率，其中传动效率考虑了多机功率不平衡系数。其余标准中仅仅考虑了传递效率。◊综上，我公司计算体系参照孙可文教授《带式输送机传动理论与设计计算》中的功率计算公式。电动工况：N=K^-^^W为驱动力。iuuon其中：K一电机功率备用系数，取K=1.1-1.3，取决于输送机应用场合、给料方式、物料不均衡情况、启动方式等；门一传动系统的工作效率，0.8~0.9，具体取值可参照上表。W-VF发电工况：N=K1000其中：K一电机功率备用系数，取K=1.2-1.4；门一传动系统的工作效率，0.9-0.95。当应用场合为煤矿、电厂的输送机以及其它场合的大型带式输送机，需要考虑功率备用系数，根据实际情况取值1.1-1.3左右。当应用场合为水泥