皮带输送机设计计算对比研究.doc

皮带输送机制定计算对比研究

 皮带机技术制定主要是通过理论上的分析计算，确定合理的运行参数，选出满足生产要求的输送机各个部件，或者对选定的部件参数进行验算，完成输送线路的宏观制定。制定计算一般采纳概算法或逐点法进行计算，得到驱动滚筒轴功率、电动机功率和各特性点张力，为部件选型打下基础。
    在皮带机初步制定阶段，要计算出传动滚筒轴功率、电动机功率以及各特性点张力。通常采纳概算法或逐点法计算上述数据，前者比较粗略，后者较精细。以某1米带宽固定带式输送机制定为例(布置图见下列图)，其采纳了头部传动、尾部改向、中部重锤拉紧的结构方式，制定时先后采纳了两种算法，最后对最终结果进行比较，收到了较好的制定效果。
    概算法计算功率和各特性点张力
    在初步制定阶段，确定原始条件:原煤比重 γ、物料粒度X max、 输送量Q=600t/h、倾角β=16°，
    头部滚筒到尾部滚筒的水平中心距Lh=162.2m，

    托辊布置间距为：上托辊间距l0=1.2m  

    预选带速v=2.0m/s后，算出带宽B=1m。然后初选聚酯帆布带EP-200，6层，计算输送带单位长度的质量q0=16.28 kg/m

    依据运行条件及手册相关参数，先初选托辊型号，计算承载及回程托辊单位长度质量备用。
    承载托辊组转动部分单位长度的质量qtz= 11.6 kg/m
    回程托辊组转动部分单位长度的质量qtk= 3.7 kg/m
    承载、回程托辊组转动部分单位长度的质量qt= 15.30 kg/m

   ×v〕=83.33 kg/m
    1.2.2. 计算特种阻力: 
    特种阻力：Fs= Fτ  N
    托辊前倾阻力Fτ、犁式卸料器的摩擦阻力Fb为零〔均没有配置〕
    受料区加速段外输送物料与导料槽侧板间的摩擦阻力：
    Fgl=μ2×q2×g×ιb/〔103×γ×b02〕=1463.2 N         
    1.2.3.输送机的总圆周力：      

    计算得物料的提升高度：H=46.51 m
    圆周力: F=CN×f×L×g×[qt+(2q0+q)cosβ]+g×q×H+Fs=47746 N

    1.3.1. 驱动滚筒轴功率P=10-3×F×v=95.5 kW
    1.3.2.电动机功率确定：     

    驱动装置的传动功率〔一般η=0.85～0.9〕 η
    电压降系数〔通常ξ=0.90～0.95〕 ξ= 
    多机功率不平衡系数〔一般ξd=0.90～0.95〕，因为是单机驱动，取ξd=1
    电动机的总功率：N1=Kd×P/〔η×ξ×ξd〕=160.4 kW
    选择电动机型号为YKK450-4，额定功率200 kW
    1.4.输送带张力计算：
    1.4.1.依据传动条件和垂度条件，计算最小张力S1    
    拟选传动滚筒动载荷系数Ka=1.5、传动系数C=0.428，计算得出最小张力由传动条件确定，取S1=C×Ka×F=30653 N
    采纳垂直拉紧方式，计算回程分支主要阻力F回=-6596 N，
    回程头部滚筒到垂直拉紧滚筒的各项阻力和F6=-5407 N。

    忽略皮带和滚筒间的摩擦阻力，在比较粗略的状况下计算各个特性点张力，如下：
    S1=S2=S3=30653  N    S4=S5=S6=S7=S8=S9=S1+F6=25246 N
    S12=S1+F回=S10=S11=24057 N   2.4.3 输送带最大张力           Smax=S13=S1+F=78399 N        

    逐点法计算功率和各特性点张力       

    上托辊单辊转动部分质量M'= 4.65kg  
    下托辊辊子转动部分质量M''= 
   ×V)=     
    单位长度皮带重  q0=(6×1.58+5.1+1.7) ×B=   16.28kg/m (EP200型聚酯帆布带,6层,上胶厚4.5mm,下胶厚1.5mm)
    单位长度上托辊辊子转动部分质量  q'=3M'/l0=  
    单位长度下托辊辊子转动部分质量 

    弹簧清扫器阻力〔头部〕  W弹=100×B= 100.0kg   
    物料加速阻力W物加=q×V2/(2g)=17.0kg ，
    导料槽阻力 ×γ+7) ×L=101.3kg                  
    空段清扫器阻力W空=20×B= 
    承载段部分阻力     
    W上=(q+q0+q') ×Lh×w'+(q+q0) ×Lh×tgβ
    空载段(头部和垂直拉紧之间)部分阻力      
    W下1=(q0+q'') ×Lh1×w''-q0×Lh1×tgβ
    空载段(垂直拉紧和尾部之间)部分阻力      
    W下2=(q0+q'') ×(Lh-Lh1) ×w''-q0×(Lh-Lh1)tgβ=-106.0kg    

    滚筒参数选择：滚筒摩擦系数μ=0.35 围包角 α° 
    2.3.1.滚筒各处张力存在如下的函数关系：       
    S13=eμα×S1           S8=S7                  
    S2=S1+2×W弹         ×S8
   ×S2          S10=S9+W下2+W空
    S4=S3+W下1+W空     ×S10 
   ×S4          S11= S12
    S6=S5                ×S12
   ×S6          Smax=S13+W物加+W导+W上
    2.3.2.试算各特性点张力值如下:       
    S1=2423kg         S8= 2311kg
    S2=2623kg         S9= 2380kg
    S3=2675kg         S10= 2294kg
    S4=2157kg         S11= 2340kg
    S5=2222kg         S12= 2340kg
    S6=2222kg         S13=2434kg
    S7=2311kg          Smax=7900 kg=77420 N
    经过上述张力初算，S13= 2434kg，大于按照悬垂度核算的最小张力Fmin =l0×〔q+q0〕×cosβ×8)=718kg   ，满足最小承载力条件，则最大张力Smax=7900 kg。

    功率备用系数K=1.3，总传动效率η
    传动轴功率N0=(Smax-S1) ×
    电机传动功率N2=K×N0/η

    选择电机:三相异步电动机,额定功率200kW       
    两种方法算出的电动机功率分别为N1=160.5 kW，N2=162.5kW，数值接近，应选择功率200 kW的电动机可行。
    依据各处张力值计算滚筒处的合力后选择滚筒，前者最大张力Smax1 =78399 N，后者Smax2 =7900 kg =77420N，两者差值为979N,数值接近。在第一种方法中，只是计算了关键特性点张力，因此之后部件选型应合计可靠的余量；第二种方法逐项计算了各点张力，结果更为精细，可以为部件选型提供可靠的依据。
    皮带机制定也是一个经验积存的过程，应依据皮带长度、运输能力、宽度、带速等选择合适的计算方法，有时还可以用不同算法对同一制定项目进行验证，使得制定结果满足错综的现场环境要求。