帶式輸送機(jī)基本計(jì)算

帶式輸送機(jī)基本計(jì)算 帶式輸送機(jī)生產(chǎn)率計(jì)算 生產(chǎn)率（輸送量）是帶式輸送機(jī)的最基本的參數(shù)之一，是設(shè)計(jì)的主要依據(jù)。 定義：所謂生產(chǎn)率是指單位時(shí)間內(nèi)輸送物料的數(shù)量： 容積生產(chǎn)率 單位； 分： 質(zhì)量生產(chǎn)率 單位或； 生產(chǎn)率主要取決于與兩個(gè)因素： a. 承載構(gòu)建單位長(zhǎng)度上的物料重量 b. 承載構(gòu)建的運(yùn)動(dòng)速度 生產(chǎn)率計(jì)算通式： （） 的計(jì)算： 物料的種類有關(guān) （堆積密度）； 與： 輸送的方式有關(guān) （連續(xù)、定量、單件）； 對(duì)帶式輸送機(jī)而言物料的輸送為連續(xù)流，則： （） 式中：-物料堆積密度； -物料橫截面積。 其中：物料最大的橫截面積為： -上面弓形面截； -下面近似梯形面截。 式中：-運(yùn)輸帶可用寬度，，可按以下原則取值： 時(shí)，； 時(shí)，； -等長(zhǎng)三托輥（中間托輥）長(zhǎng)度，；對(duì)于一輥或二輥的托輥組，則； -物料的動(dòng)堆積角，可查表，度； -槽角，度。 值也可查表。 生產(chǎn)率的計(jì)算： （） 式中： -帶速，； -傾角系數(shù)，傾斜布置輸送機(jī)引起物料截面積折減系數(shù)，按下式計(jì)算或者查表。 式中： -上部物料的減小系數(shù)。 其中：-輸送機(jī)傾角、度。 帶寬的確定: 已知生產(chǎn)率，可由能下式計(jì)算所需的物料橫截面積。 根據(jù)查表得所需帶寬，對(duì)于輸送大塊散體物料的輸送機(jī)，還需滿足下式要求： 式中： -最大粒度，。 功率的計(jì)算： 可以由給定的生產(chǎn)率來計(jì)算（概算）； 或者由驅(qū)動(dòng)滾筒的牽引力（圓周力）來計(jì)算。 根據(jù)生產(chǎn)率來計(jì)算： a. 做垂直輸送時(shí)（做有效功）： （） 1 b. 水平輸送時(shí)： 由于物料不提升，故所需功率主要是用來克服運(yùn)行時(shí)的摩擦阻力（有害功）。 式中： -運(yùn)行阻力 其中-阻力系數(shù) 故： （） c．傾斜輸送時(shí)： 此時(shí)軸功率為a和b兩項(xiàng)之和 則： ) () 電機(jī)功率計(jì)算： 由軸功率可計(jì)算電機(jī)功率， 式中： -滿載啟動(dòng)系數(shù)，一般?。üβ蕚溆孟禂?shù)），根據(jù)驅(qū)動(dòng)滾筒上的牽引力及帶速來計(jì)算： （） 則： （） 式中： -帶速，； -牽引力，,等于線路上的阻力之和。 由選電機(jī)。 電機(jī)超載系數(shù)的校核（校驗(yàn)）： 式中： -電機(jī)允許的超載系數(shù)，可由電機(jī)產(chǎn)品目錄中查得，一般為； -電機(jī)額定力矩，由電機(jī)產(chǎn)品目錄中查得，是由電機(jī)本身的結(jié)構(gòu)決定的。 -電機(jī)軸的最大啟動(dòng)力矩，是有外載決定的，其中包括： 式中： -輸送機(jī)長(zhǎng)度，； -驅(qū)動(dòng)裝置的傳動(dòng)比； -驅(qū)動(dòng)裝置的效率； -啟動(dòng)時(shí)間，一般取（可控制啟制動(dòng)，40、60、120s） -電機(jī)轉(zhuǎn)速，； -驅(qū)動(dòng)滾筒的直徑； -高速軸上所有旋轉(zhuǎn)質(zhì)量（轉(zhuǎn)子、聯(lián)軸接、制動(dòng)輪等）的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量； 1.15-考慮其它軸上的旋轉(zhuǎn)質(zhì)量對(duì)驅(qū)動(dòng)軸所產(chǎn)生的慣性力矩的折算系數(shù)； -輸送帶單位長(zhǎng)度的質(zhì)量，； 運(yùn)行阻力的計(jì)算： 目的：1）求輸送帶的最大張力； 2）選輸送帶； 3）求牽引力、求功率選電機(jī)。 由下面輸送機(jī)線路布置圖可知，運(yùn)行阻力可以分三種類型來討論： a) 直線段的阻力： 直線段：； b) 曲線段：； c) 局部阻力：裝載及卸載阻力、清掃器阻力、托輥前傾阻力等。 上述三種阻力的總和等于驅(qū)動(dòng)裝置的牽引力，我們主要討論直線段阻力和曲線段阻，關(guān)于局部阻力手冊(cè)[DTⅡ(A)型]中有闡述。 直線段阻力： 在輸送機(jī)線路布置的傾斜區(qū)段截取一直線段為分離體進(jìn)行分析研究： a) 當(dāng)輸送帶在支承托板上滑動(dòng)時(shí) 向上運(yùn)行時(shí)： 向下運(yùn)行時(shí)： 其中運(yùn)行阻力系數(shù) 輸送帶對(duì)鋼質(zhì)（或鑄鐵）的支承滑板：； 輸送帶對(duì)铇過的本質(zhì)（或纖維質(zhì)）支承滑板： 當(dāng)然目前有一種無摩擦（即少摩擦）材料支承滑板，則摩擦系數(shù)就更小了。 b） 當(dāng)輸送帶在支承托輥上滾動(dòng)時(shí)： 向上輸送時(shí)： 向下輸送時(shí)： 式中： -該直線段實(shí)際長(zhǎng)度，； 分別為水平投影長(zhǎng)度和垂直高度差，； -傾角，度； -單位長(zhǎng)度上物料重量，； -單位長(zhǎng)度上輸送帶重量，； -單位長(zhǎng)度上托輥旋轉(zhuǎn)部分的重量，； -托輥的運(yùn)動(dòng)阻力系數(shù) 由于形成托輥運(yùn)動(dòng)阻力的原因較復(fù)雜，因此一般用實(shí)驗(yàn)方法確定（可查表）。 當(dāng)采用滑動(dòng)軸承時(shí)，一般 通過分析對(duì)直線段運(yùn)動(dòng)阻力和張力可寫出下列通式： 阻力： 張力: 結(jié)論：1）運(yùn)行阻力向上輸送時(shí)加，向下輸送時(shí)減； 2）運(yùn)行阻力之大小與（張力）無關(guān)，只與至于線載荷及線路布置有關(guān)（）； 3）運(yùn)動(dòng)阻力系數(shù)與支承的結(jié)構(gòu)形式有關(guān)； 4）線路中任一點(diǎn)的張力等于運(yùn)動(dòng)方向前一點(diǎn)張力加上兩點(diǎn)之間的運(yùn)行阻力。 曲線段阻力： 牽引構(gòu)建（輸送帶）繞在改向滾筒上的運(yùn)行阻力： 此時(shí)運(yùn)行阻力由兩部分組成： 軸頸的摩擦阻力 牽引構(gòu)件（輸送帶）的僵性阻力 軸頸的摩擦阻力： 因?yàn)? 所以 式中： -滾筒直徑； -滾筒軸直徑； -軸頸摩擦系數(shù) 滑動(dòng)支承時(shí)， 滾動(dòng)支承時(shí)， 而（正壓力）應(yīng)等于及改向滾筒重量的幾何和，但是一般情況下滾筒的重量（特別是焊接滾筒）與輸送帶的張力相比是很小的，因此為了簡(jiǎn)化計(jì)算可忽略滾筒的重量。又因?yàn)橄嗖詈苄?，通常在，很少達(dá)到。 則： 將代入軸頸摩擦阻力中，得: 僵性阻力（亦即剛性阻力）： 僵性阻力也就是抗變形的能力，其情況與鋼絲繩的僵性例同，一般用試驗(yàn)方法確定，并用經(jīng)驗(yàn)公式表示： 其中ξ-僵性阻力系數(shù)，其值是根據(jù)牽引構(gòu)件的型式和尺寸以及導(dǎo)向滑輪或滾筒的直徑而定。輸送帶的僵性阻力系數(shù)之推薦公式： 對(duì)膠帶： 對(duì)鋼帶： 式中： -輸送帶厚度 -滾筒直徑 曲線段改向滾動(dòng)上運(yùn)行阻力則為： ) 其中： -曲線段運(yùn)動(dòng)阻力系數(shù) 一般在之間，可查表。 為繞出端張力增大部分，且與成正比， 故： 其中：-為張力增大系數(shù) 1的系數(shù) 當(dāng)包角為時(shí)，；當(dāng)包角為180時(shí)，；也可查表。 輸送帶繞過驅(qū)動(dòng)滾筒時(shí)的運(yùn)動(dòng)阻力 此時(shí)繞入端與繞出端張力必須滿足歐拉公式： 此時(shí)只考慮其僵性阻力，而不考慮軸頸的摩擦阻力，摩擦阻力在電機(jī)效率中計(jì)。 僵性阻力為： 而牽引力（圓周力）為： 但由于值很小，則僵性阻力與比較小得多，故有時(shí)不考慮。 則： 輸送帶繞過導(dǎo)向托輥組時(shí)的運(yùn)動(dòng)阻力 取一個(gè)托輥來分析研究，在該托輥上所作用的正壓力為： 包角很小，就很小 故: 因此: 對(duì)于個(gè)托輥，則總的正壓力： 而 , 則曲線段運(yùn)動(dòng)阻力: 而 式中： 綜上所述： 改向處之曲線段運(yùn)動(dòng)阻力及其張力通式： 阻力： 張力： 式中： -張力增大系數(shù)，與包角、軸承型式、牽引構(gòu)件型式等有關(guān)，可查表。 結(jié)論： a) 曲線段阻力與繞入點(diǎn)張力大小有關(guān)，二者成比例（）； b) 已知繞入點(diǎn)張力，即可求得繞出點(diǎn)的張力 ； c) 驅(qū)動(dòng)滾筒處之與之間關(guān)系，不能用下式計(jì)算：，而是符合歐拉公式。 牽引構(gòu)件（輸送帶）張力的計(jì)算 張力計(jì)算的目的： 通過張力計(jì)算： a) 求得線路最大張力； b) 由最大張力選取輸送帶并驗(yàn)算其強(qiáng)度； c) 求牽引力及功率。 逐點(diǎn)輪廓計(jì)算法： 輸送帶在輸送機(jī)線路中，任一點(diǎn)的張力等于前一點(diǎn)的張力加上這兩點(diǎn)間區(qū)段的運(yùn)動(dòng)阻力，如計(jì)算相鄰兩點(diǎn)的張力應(yīng)用的計(jì)算通式： （直線段） （曲線段） 下面以圖示的帶式輸送機(jī)系統(tǒng)為例來分析討論： 已知條件：由給定線路可知 分別為承載及無載分支的線載荷； 分別為承載及無載分支的運(yùn)動(dòng)阻力系數(shù)； 分別為相應(yīng)曲線區(qū)段的張力增大系數(shù)，并且設(shè)驅(qū)動(dòng)裝置在頭部，張緊裝置設(shè)在尾部（重錘式），線路中任一點(diǎn)（1點(diǎn)）的張力為已知。 試求：驅(qū)動(dòng)裝置（滾筒上）繞入點(diǎn)（4點(diǎn)）的張力? 求張力的步驟： a) 先確定線路中的各典型點(diǎn)，即直線區(qū)段與曲線區(qū)段的交接點(diǎn)，如：點(diǎn)等； b) 再由已知點(diǎn)（假設(shè)1點(diǎn)）的張力（）開始依次按輪廓的各點(diǎn)求出相應(yīng)點(diǎn)的張力； c) 最后求得所需要點(diǎn)的張力。 根據(jù)給出的線路圖，由已知條件逐點(diǎn)進(jìn)行張力計(jì)算： 故牽引力（即圓周力）為： 注意： a) 求點(diǎn)張力時(shí)，不能采用關(guān)系式，因?yàn)樵隍?qū)動(dòng)滾筒處和是符合歐拉公式的，即： 點(diǎn)的張力可由1點(diǎn)的張力逆時(shí)針方向來進(jìn)行計(jì)算： b) 驅(qū)動(dòng)滾筒位置改變時(shí)，各點(diǎn)的張力也隨之變化，假定驅(qū)動(dòng)裝置設(shè)在1處，且為已知，則此時(shí)計(jì)算順序應(yīng)從點(diǎn)按逆時(shí)針順序直至求得，再?gòu)狞c(diǎn)按順時(shí)針求得。 小結(jié)： a) 采用“逐點(diǎn)張力輪廓計(jì)算法”求輸送帶各點(diǎn)張力時(shí)，必須從線路中某一點(diǎn)（或已知點(diǎn)張力）開始； b) 根據(jù)驅(qū)動(dòng)裝置位置確定順時(shí)針或逆時(shí)針進(jìn)行計(jì)算； c) 驅(qū)動(dòng)裝置位置不同直接影響線路中個(gè)點(diǎn)張力大小，一般是從輸送帶的最小張力點(diǎn)開始計(jì)算。 最小張力： 確定最小張力的目的： 1. 防止輸送帶發(fā)生過大的垂度； 2. 保證驅(qū)動(dòng)裝置正常工作； 3. 保證工作構(gòu)件的穩(wěn)定性等。 最小靜張力 分： 最小工作張力 最小靜張力----指輸送機(jī)安裝后不運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，輸送帶所承受的預(yù)張力，它在整個(gè)線路中的各點(diǎn)其張力是相等的。 最小靜張力值是根據(jù)： 1. 操作經(jīng)驗(yàn)； 2. 工作條件； 3. 線路布置（）； 4. 輸送量及物料堆積密度等而定。 最小工作張力----指輸送機(jī)保證正常工作時(shí)，輸送帶的最小張力值，它在整個(gè)線路中不同情況的各點(diǎn)其張力大小是不相等的。 輸送機(jī)工作時(shí)，輸送帶上任一點(diǎn)的張力值均不得小于最小靜張力值。（） 最小工作張力的確定： 可按下列三種情況確定： 1) 為了避免打滑，與兩者之間應(yīng)滿足歐拉公式： 則 2) 兩個(gè)支承托輥間牽引構(gòu)件的垂度不超過許用垂度來確定： 在輸送帶自重和物料重量的作用下，輸送帶在支承托輥間要產(chǎn)生下垂。當(dāng)托輥間距相同時(shí)，輸送帶產(chǎn)生最大下垂度的地方應(yīng)該在牽引構(gòu)件張力最小處。因此，為了使輸送帶的最大垂度不超過允許的值，就必須保證輸送帶的最小張力不小于某一定值，一般是考慮承載分支。見圖。 為了簡(jiǎn)化計(jì)算，把曲線按直線來考慮（因支承間的曲線長(zhǎng)度與線段的長(zhǎng)度相差無幾），其上作用均布的線載荷： 在均布載荷作用下，輸送帶產(chǎn)生懸垂，取一下段來討論： 原點(diǎn)為0 定坐標(biāo)系 橫坐標(biāo) 縱坐標(biāo) 在所取線段的兩端之張力分別為：和 根據(jù)力的平衡條件得： ----① ------② 用②式除以①式得： 即 而 積分得： 由初始條件確定積分常數(shù) 當(dāng)時(shí)，則 因此 ---------顯然為拋物線方程 當(dāng)時(shí)，即在支點(diǎn)處 則 實(shí)際上此時(shí)為支點(diǎn)處的縱坐標(biāo)值，而在數(shù)值上等于原點(diǎn)處的最大垂度值 --一般取的 其最小張力值為： 當(dāng)線路上（承載分支）的最小張力小于由上述公式所決定的張力值時(shí)，則必須取承載分支上的張力最小的那一點(diǎn)之張力等于（或大于），再重新計(jì)算線路上各點(diǎn)之張力。通過對(duì)線路各點(diǎn)的張力計(jì)算，便可求出整個(gè)線路的最大張力（一般為驅(qū)動(dòng)滾筒繞入點(diǎn)之張力），由最大張力可進(jìn)行輸送帶強(qiáng)度校核： 織物帶： -穩(wěn)定工況下輸送帶最大張力，； -縱向拉斷強(qiáng)度；； -穩(wěn)定工況，靜安全系數(shù)；棉；尼龍、聚酯 鋼繩芯帶： -縱向拉伸強(qiáng)度； -一般取 小結(jié)： ① 當(dāng)已給出時(shí)，則用來校驗(yàn)線路上的最小靜張力和最小工作張力是否大于已知值(S),否則需提高靜張力; ② 如果沒有給出,可利用上述公式求得,再由此點(diǎn)張力開始求其它點(diǎn)張力； ③ 對(duì)靠摩擦驅(qū)動(dòng)的輸送機(jī)，一般用保證不打滑的條件來驗(yàn)算，或者反之。 牽引構(gòu)件張力圖解 當(dāng)知道最小張力點(diǎn)的 位置及大小時(shí)，并且知道各區(qū)段的運(yùn)行阻力，就可采用逐點(diǎn)張力計(jì)算法求得輸送帶上任一點(diǎn)的張力。 1. 驅(qū)動(dòng)裝置位置： 驅(qū)動(dòng)裝置位置不同時(shí)，各點(diǎn)之張力值是不同的（變化的），因此對(duì)帶強(qiáng)、功率、張緊力等均產(chǎn)生影響。總之對(duì)整機(jī)的尺寸和成本影響很大。 以一臺(tái)水平輸送機(jī)為例： 當(dāng)已知： kg ----有載分支 kg ----無載分支 kg ----最小張力 L----輸送長(zhǎng)度,單位m，其余如圖。 ① 驅(qū)動(dòng)裝置在A處時(shí) + 線路中最大張力： 牽引力： 張緊力：G≈+ 作用于結(jié)構(gòu)架上載荷 處： 處： ② 驅(qū)動(dòng)裝置在處時(shí)， 線路中最大張力： 牽引力： 張緊力： 作用于結(jié)構(gòu)架上載荷 處： 處： 比較兩種方案： 最大張力： 牽引力： 張緊力： 結(jié)構(gòu)架所受載荷 處： 處： 由上述比較，顯然驅(qū)動(dòng)裝置位置在處比在處有利。 驅(qū)動(dòng)裝置最合理位置考慮的原則： ① 最大張力最小的地方； ② 總的運(yùn)行阻力最小的地方； ③ 張緊力最小的地方； ④ 結(jié)構(gòu)所受載荷最小的地方。 由上面分析可知： 一般驅(qū)動(dòng)裝置設(shè)在 ① 運(yùn)行阻力最大區(qū)段的后面，即卸載點(diǎn)附近最為有利，是拉拽而不是推動(dòng)； ② 對(duì)傾斜輸送機(jī)，應(yīng)放在上端。 2.張力圖解： 對(duì)線路布置比較復(fù)雜的輸送機(jī)，為了選擇最合理的驅(qū)動(dòng)裝置的位置，就必須對(duì)線路各點(diǎn)張力進(jìn)行多次計(jì)算，反復(fù)比較后確定其驅(qū)動(dòng)裝置的位置。 為了簡(jiǎn)化這種計(jì)算，同時(shí)能直觀的“了解張力的變化情況”，使得其變化一目了然，所以可采用張力圖解。 橫坐標(biāo)表示輸送線路各段長(zhǎng)度； 用 縱坐標(biāo)表示輸送帶張力大?。ǜ鼽c(diǎn)） 取一定比例尺,如1厘米代表 前面討論的水平輸送機(jī)為例, 求各點(diǎn)張力: 求張力時(shí)一般是要知道線路中某一點(diǎn)的張力，從而可求得線路中任一點(diǎn)的張力。 而對(duì)帶式輸送機(jī)，即使不知道，也可以利用最小張力的概念來求得。 如，----是線路中繞出點(diǎn)張力，且是最小張力點(diǎn)，按張力逐點(diǎn)輪廓計(jì)算法，沿運(yùn)動(dòng)方向來計(jì)算： 則：=+=+150 其中C=1.05 =-------------(1) 根據(jù)歐拉公式: 其中 =3.01 ->查表p24表3-13歐拉系數(shù) ----------------(2) (1)和(2)公 式聯(lián)立求解得: =488.5 =670.43 =1470.63 確定比例尺: 1cm分別代表t、kg和u、m 畫出橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo) 當(dāng)驅(qū)動(dòng)裝置位于B處時(shí)，可用簡(jiǎn)化的方法，通過將橫坐標(biāo)平移（向上或向下）相應(yīng)的距離，使其最小張力值不小于一定的值。通過做I II平行橫坐標(biāo)并交于，且使線路上各點(diǎn)不小于505kg. kg是由聯(lián)立求解得出： 而 故 kg 由此可知： 1所包圍的圖形即為驅(qū)動(dòng)裝置設(shè)在A處時(shí)的張力圖解。而所包圍的圖形即為驅(qū)動(dòng)裝置設(shè)在B處時(shí)的張力圖解。 根據(jù)上述圖解可進(jìn)行各項(xiàng)數(shù)據(jù)比較，便可確定合理的驅(qū)動(dòng)裝置位置。 校核工作分支最小張力： 由圖解可知： 在A處： 張緊力≈ 結(jié)構(gòu)載荷：A處 B處 在B處： 張緊力≈ 結(jié)構(gòu)載荷：A處 B處 結(jié)論：驅(qū)動(dòng)裝置在A處有利。 多滾筒傳動(dòng)的各滾筒的驅(qū)動(dòng)力分配 以三個(gè)滾筒驅(qū)動(dòng)為例，當(dāng)輸送機(jī)中間設(shè)置傳動(dòng)滾時(shí)，其關(guān)系也類似。 圖中①②③以及、、分別表示三個(gè)滾筒及三個(gè)驅(qū)動(dòng)滾筒驅(qū)動(dòng)力。各驅(qū)動(dòng)滾筒驅(qū)動(dòng)力的配比要考慮： 1. 各傳動(dòng)滾筒傳遞驅(qū)動(dòng)力之能力；2.電動(dòng)機(jī)功率與數(shù)量的分配，配比應(yīng)為整數(shù)，以便分配電機(jī)；3.輸送帶的張緊力（初張力）。 直接考慮三個(gè)驅(qū)滾動(dòng)滾筒情況較復(fù)雜，故分別考慮頭部?jī)蓚€(gè)和頭尾各一個(gè)的情況。實(shí)際上為了解決頭尾傳動(dòng)滾筒的功率分配關(guān)系，可以將頭部的兩個(gè)傳動(dòng)滾筒簡(jiǎn)化為一個(gè)滾筒。 一、 頭部雙滾筒傳動(dòng)情況 如圖各傳動(dòng)滾筒上傳遞驅(qū)動(dòng)力的關(guān)系可根據(jù)下式得到： 則 -------@ 式中——分別為第一及第二傳動(dòng)滾筒的備用系數(shù)，一般取 ——分別為第一及第二傳動(dòng)滾筒的備用包角； 因?yàn)? 所以 故兩轉(zhuǎn)動(dòng)滾筒驅(qū)動(dòng)力之比為 當(dāng)，時(shí)， 則P= 二、頭尾雙滾筒傳動(dòng)的情況 如圖，各傳動(dòng)滾筒上傳遞的驅(qū)動(dòng)力之關(guān)系，可根據(jù)下式得到 ------------------(b) 從而 則傳動(dòng)滾筒1和3之驅(qū)動(dòng)力比為： 設(shè) 則上式為 由式（a）和式（b）可得： 當(dāng)，時(shí)，則 29