圆管状带式输送机[1]

3/21/20201圆管状带式输送机王鹰教授太原重型机械学院0前言1圆管带式输送机的主要特点2圆管带式输送机的组成及工作原理3圆管带式输送机的主要技术参数及其确定4圆管带式输送机的主要零部件5圆管带式输送机设计计算6圆管带式输送机输送带的扭转及调整7结论0前言随着现代化发展的要求，环保已成为当今时代一个日趋重要的问题，并在世界范围内引起了广泛的重视。散状物料输送系统在工作过程中产生的粉尘和撤料，对环境的污染已经引起世界各国输送机械设计、制造、使用及行政管理等部门越来越多的关注，为了减少输送过程产生的污染，提倡环保和无公害化输送散状物料。目前各国工程技术人员研制出多种形式的封闭型带式输送机。按其截面形状大致可归纳为两大类：第一大类为圆管形带式输送机，第二类为异形管状带式输送机。其中第一类中的圆管带式输送机(常用的是正六边形托辊组)是众多封闭型带式输送机中开发最早、发展最快、应用最广泛。它是由日本管状带式输送机株式会社1964年首先提出，并经过十余年的研究和试验，于1979年才进入实际应用阶段，并在矿山、发电厂、港口、化工、冶金及建材等行业得到广泛的应用。根据日本普利司通(Bridegestone)公司1997年的统计数据212，该公司及其代理在世界范围内共提供了750多台圆管带式输送机，其中在日本本国使用的就有500多台，日本普利司通公司的圆管带式输送机技术在当前是代表了世界先进水平，已基本上形成了设计理论和产品系列，并在32个国家和地区获得专利，并向12个国家和地区转让了此项技术，形成了国际性的管状带式输送机的学术团体，并且每年由普利司通公司主办一次圆管带式输送机技术研讨会。目前世界范围内使用的圆管带式输送机，按管径、输送量和输送长度的统计，见图1所示。运行中有代表性的圆管带式输送机主要技术参数见表1。随着我国国民经济的发展，进入21世纪，对环保要求越来越高，无公害输送早已引起了广泛的重视。2001年10月在贵阳召开了第一次全国性的“环保型输送设备——圆管带式输送机”专题研讨会，参加会议的有高等院校、设计院所、制造厂家及用户等共计80余人，大家对此产生浓厚的兴趣并给予了极大的关注，相信不久的将来圆管带式输送机将会在各行各业得到广泛的应用。1圆管带式输送机的主要特点(1)可密闭输送散状物料在输送过程中，不洒落、不飞扬、不泄漏。因回程分支输送带也成封闭圆管状，所以不必担心粘附在输送机带上的物料洒落。同时也防止了管外物料的混入。因此实现了无公害化输送，净化了环境，无需普通带式输送机的皮带长廊或加罩，减少了基建等费用。(2)可空间弯曲布置输送线路因为在输送线路上，输送带成圆管结构，使输送机可实现垂直面和水平面转弯，可绕过各种障碍和设施，跨过公路、铁路和河流等，不需要中间转载。因此设计出非常经济的总体布置方案，以较小的曲率半径实现空间弯曲布置线路，且可以90。弯曲，见图2。(3)可提高输送倾角物料被包在输送带里增加了物料与输送带内表面之间的相互摩擦，因而提高了带式输送机的倾角，一般A＝30。，如果加隔板，倾角4可达45。一90。’可缩短整机长度、降低成本。(4)无跑偏现象因其结构原理决定，圆管带式输送机不会产生输送带跑偏的现象，从而可减少维护费用。但是允许圆管带式输送机输送带产生一定的扭转。(5)可双向输送物料圆管带式输送机在特殊的工艺要求下，其下分支也可输送物料，见图3所示。图290°水平弯曲布置图3下分支输送物料示意图2圆管带式输送机的组成及工作原理图4圆管状带式输送机的结构简图(a)半圆臂支穆结构(b)全圆臂支穆结构图5托辊支撑结构圆管带式输送机的工作原理与普通带式输送机相同，都是靠摩擦驱动使输送带及其上的物料移动。大多数的部件与普通带式输送机可通用，不同之处是输送带要卷成圆管状，因而需要采用多边形托辊组(最常用的是六边形托辊组)；过渡段的长度及其托辊的布置形式不同，图4为圆管带式输送机的结构简图。六边形托辊组的支撑结构有不同形式，其截面见图5所示。3圆管带式输送机的主要技术参数及其确定(1)规格(2)充填系数(3)带速(4)圆管带式输送机的线路布置1)过渡段长度及其托辊的布置圆管带式输送机的头部和尾部过渡段的长度，由输送带的管径和输送带的类型来决定，同时也取决于输送带所允许的伸长率。2)圆管带式输送机空间弯曲布置及弯曲半径如前所述，圆管带式输送机可以在水平面内或垂直面内或空间弯曲布置，如图U，可越过障碍物或其他设施，不需要中间转载，实现一机长距离复杂线路输送物料的目的。但是在头尾过渡段必须是直线布置。3)圆管带式输送机托辊间距的确定。4)圆管带式输送机输送带的搭接方向对其直线运行和垂直面内的弯曲运行并无影响，也无特殊要求。(1)规格(2)充填系数圆管带式输送机可以输送粉状、颗粒状和块状物料；以及水分较大的粘稠状物料。而物料在圆管带式输送带中的充填系数ψ一般为75％，最大不应超过80％。充填系数在75％时，最大粒度应amax≤dp／3。但是，当管径相同时，降低充填系数可增大输送物料的粒度，所以圆管带式输送机所允许输送的物料粒度的大小与管径和充填系数有关，见图6所示。图6最大粒度与充填系数的关系(3)带速圆管带式输送机的带速一般为0.8—5.0m/s。带速、带宽与输送量的匹配关系见表4。如果需要提高带速的话，可以增大托辊的直径或者提高托辊的许用转速指标。(4)圆管带式输送机的线路布置圆管带式输送机输送带由六边形托辊组围成而强制成圆管状，可空间弯曲布置线路，因此与普通带式输送机相比尚有许多需要特殊讨论和确定的问题。1)过渡段长度及其托辊的布置圆管带式输送机的头部和尾部过渡段的长度，由输送带的管径和输送带的类型来决定，同时也取决于输送带所允许的伸长率。图7a、b，分别为尾部和头部过渡段。如果过渡段太，则输送带边缘将产生较大的附加张力，使其过早的疲劳损坏，严重时边缘产生撕裂;如果过渡段长度太长，则将减小整个输送线路的密封长度。(a)(b)图7尾部和头部过渡段图8尾部过渡段托辊布置图尾部过渡段托辊组的布置如图8所示。缓冲托辊的间距一般为300~500mm，均为槽形托辊，其槽角由A1—A1断面至A4—A4截面逐步增加，可分别为15°、20°、30°、45°；在B—B断面处设置一组5托辊组，其中最上方的2个托辊的倾角，应根据输送带两边的搭接方向分别为60°和55°的倾角，用于将一边带压下，使其低于另一边带，目的是使输送带能顺利地过渡成圆管状，并减少边缘部分的磨损，有时还可在B—B截面前方设置一个压带辊，同样是用来将一带边压下使其低于另一带边，见图9。在C—C截面，除采用标准六边形托辊以外，还可由12个托辊组成十二边形，实际上是在支承板两侧各形成正六边形，相互错开30°角度，十二边形托辊组成的圆管形比标准六边形托辊组更接近圆形，可在密封处承受很高的载荷压力。头部过渡段有时也需要设置压带辊(后面将详细阐述)。图9过渡段加压辊当被输送物料的粒度较大时，在过渡段区间内应有意让带上物料摇晃，同时从左右对圆管进行推挤，以使物料块的长径方向能顺应管带的运行方向，较顺利的进入圆管内。对输送带产生左右方向的推挤，是在过渡段区间内在两侧设置相互错开的垂直辊子来实现的，但也要防止输送带向左右方向被推出(跑偏)见图10。当然被输送物料的长径超过圆管输送带的直径时，应该修正充填系数或者增大圆管输送带直径，这时要重新匹配带速，以保证所要求的输送量。图10尾部过渡段两侧交错设置立辊2)圆管带式输送机空间弯曲布置及弯曲半径如前所述，圆管带式输送机可以在水平面内或垂直面内或空间弯曲布置，如图11，可越过障碍物或其他设施，不需要中间转载，实现一机长距离复杂线路输送物料的目的。但是在头尾过渡段必须是直线布置。图11弯曲布置的圆管带式输送机弯曲布置的弯曲半径通常由输送带管径、输送带类型及其使用情况等因素决定，曲率半径的大小，影响输送带的最大张力及输送带和托辊的使用寿命，因此，在现场布置条件允许的情况下或弯曲处输送带的张力大的位置应增大弯曲半径。一般推荐的最小弯曲半径为如果钢丝绳直径配置合理时，钢丝绳芯输送带的曲率半径可为600dp。弯曲半径还可以由基本弯曲半径乘以经验系数来确定。即对比较复杂的弯曲线路或者一次弯曲圆弧超过45˚时，弯曲半径为R＝KRb式中K——经验系数，K=l.0~1.7是的取值根据经验确定。以上所介绍的是一般的情况，对所有的情况下弯曲半径的最终确定还要根据圆管带式输送机的静、动态张力情况和整个布置线路情况综合进行考虑。线路布置还应注意当具有较多弯曲段时，最好使弯曲段的数量和弯曲方向在输送机两侧对称布置，以使输送带在运行时张力在其断面上的分布均匀，从而也减少输送带的扭转。为了在弯曲处校正输送带的扭转错位，输送带除了满足上述弯曲半径的要求外，一般还应满足弯曲的弧度最好要小于45°角，两个弯曲段之间最好有一段直线段，起导行作用。3)圆管带式输送机托辊间距的确定。圆管带式输送机除过渡段外，多采用六边形托辊组，在直线段上，下面的托辊起承载作用，而上面的托辊主要是保持输送带成圆管状。托辊组根据配置形状分为平底船型和峰点型。此外托辊可设置在支承板的前后两侧，且有4种组合形式，也可安装在一侧见图12。(a)平底船型(b)峰点型(c)峰点型—平底船型(d)平底船一峰点型(e)峰点型一峰点型(f)平底船一平底船型图12托辊的布置形式托辊的间距“是由输送带管径和物料的堆积密度及物料粒度决定的。因为输送带成圆管状其刚度增强了，故间距要比普通带式输送机间距大，同时随着管径的增大而增加。其值“见表7。4)圆管带式输送机输送带的搭接方向对其直线运行和垂直面内的弯曲运行并无影响，也无特殊要求。但是在水平弯曲时，其搭接方向应按图13所示的要求实施，否则在弯曲过程中不能保持正的圆管状且使管径缩小。如果在线路中多次弯曲，则搭接方向应按第一次弯曲方向来确定输送带的搭接方向。图13输送线路弯曲布置时的搭接要求4圆管带式输送机的主要零部件4．1滚筒圆管带式输送机的输送带通常会产生左右的扭转状态，因此在头部滚筒处输送带会出现横向移动，因此用于圆管带式输送机的滚筒的宽度要比普通带式输送机的滚筒宽度要大，这样头部卸料槽内部宽度尺寸也应加大。滚筒的直径与所使用的圆管带式输送机的规格、帆布的层数和种类及中间橡胶的嵌入方法有关，圆管带式输送机滚筒直径的计算方法，表8是织物带的最小滚筒直径，表中带框的数据用于特殊的帆布带。钢绳芯圆管输送带的标推滚筒直径见表9。4．2托辊及托辊组圆管带式输送机所用的托辊，要求运行阻力小以及更好的防止雨水及粉尘浸入的性能，根据日本托辊的调查结果说明，当调整黄油的充填率时，可以获得更小的回转阻力。关于渗水性的要求问题，对普通带式输送机的槽形托辊组的侧辊槽角一般为35°左右，而圆管带式输送机的六边形托辊组的侧辊倾角呈60°乃至90°，因此如果密封不好，雨水易于浸入，在短时间内可能出现托辊不转。圆管带式输送机对托辊的密封要求更为严格。(1)托辊的直径圆管带式输送机与普通带式输送机比较，可以选用较高的带速。其带速主要受托辊的转速及托辊直径的限制，增大托辊直径或提高托辊许用转速均能达到提高带速的目的。表10是输送带管径、托辊间距及直径间关系。(2)六边形托辊组图14所示为六边形托辊组。这里特别提出要注意的是每个托辊的最小间隙应小于输送带厚度，为4~8mm，如果过大输送带边缘易塞入而损坏。图14六边形托辊组结构图4．3输送带输送带是圆管带式输送机的承载件，同时也是牵引构件。输送带采用的抗拉体(芯层)有织物芯和钢丝绳芯两种。输送带应具有良好的弹性、纵向柔性，一定的横向刚度和柔性及抗疲劳性能。因此它与普通带式输送机的输送带在结构和橡胶配方上均有不同。织物带的芯层成阶梯状，边缘A处芯层薄，从而具有较好的柔性，保证边缘搭接部分有较好的密封性。此处还应具有耐磨损性能，以增加输送带的使用寿命，而中间胶的作用是为了使输送带具有一定的弹性和柔性，以使输送带能保持其成管性，见图15a。对于钢丝绳芯带中的钢丝绳直径应采用稍小点，在保证总张力的情况下增加其钢丝绳的根数