带式输送机基本计算

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；分： 质量生产率 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b. 承载构建的运动速度生产率计算通式： （）的计算： 物料的种类有关 （堆积密度）；与： 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： （）式中：-物料堆积密度； -物料横截面积。其中：物料最大的横截面积为： -上面弓形面截； -下面近似梯形面截。式中：-运输带可用宽度，可按以下原则取值：时，；时，；-等长三托辊（中间托辊）长度，；对于一辊或二辊的托辊组，则；-物料的动堆积角，可查表，度；-槽角，度。值也可查表。生产率的计算： （）式中：-带速，；-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。式中：-上部物料的减小系数。其中：-输送机倾角、度。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。根据查表得所需带宽，对于输送大块散体物料的输送机，还需满足下式要求：式中：-最大粒度，。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）： （）1b. 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）。式中：-运行阻力其中-阻力系数故： （）c倾斜输送时：此时轴功率为a和b两项之和则：)()电机功率计算：由轴功率可计算电机功率，式中：-满载启动系数，一般取（功率备用系数），根据驱动滚筒上的牵引力及带速来计算：（）则：（）式中：-带速，；-牵引力，,等于线路上的阻力之和。由选电机。电机超载系数的校核（校验）：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；-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。-电机轴的最大启动力矩，是有外载决定的，其中包括： 式中：-输送机长度，；-驱动装置的传动比；-驱动装置的效率；-启动时间，一般取（可控制启制动，40、60、120s）-电机转速，；-驱动滚筒的直径；-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；-输送带单位长度的质量，；运行阻力的计算：目的：1）求输送带的最大张力；2）选输送带；3）求牵引力、求功率选电机。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：直线段：；b) 曲线段：；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(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为分离体进行分析研究：a) 当输送带在支承托板上滑动时向上运行时：向下运行时：其中运行阻力系数 输送带对钢质（或铸铁）的支承滑板：； 输送带对铇过的本质（或纤维质）支承滑板：当然目前有一种无摩擦（即少摩擦）材料支承滑板，则摩擦系数就更小了。b） 当输送带在支承托辊上滚动时：向上输送时：向下输送时： 式中：-该直线段实际长度，；分别为水平投影长度和垂直高度差，；-倾角，度；-单位长度上物料重量，；-单位长度上输送带重量，；-单位长度上托辊旋转部分的重量，；-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）。当采用滑动轴承时，一般通过分析对直线段运动阻力和张力可写出下列通式： 阻力： 张力:结论：1）运行阻力向上输送时加，向下输送时减； 2）运行阻力之大小与（张力）无关，只与至于线载荷及线路布置有关（）； 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等于运动方向前一点张力加上两点之间的运行阻力。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：因为 所以 式中：-滚筒直径；-滚筒轴直径；-轴颈摩擦系数 滑动支承时， 滚动支承时，而（正压力）应等于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。又因为相差很小，通常在，很少达到。则：将代入轴颈摩擦阻力中，得: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：其中-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：对钢带：式中：-输送带厚度-滚筒直径曲线段改向滚动上运行阻力则为：)其中：-曲线段运动阻力系数一般在之间，可查表。为绕出端张力增大部分，且与成正比，故：其中：-为张力增大系数 1的系数当包角为时，；当包角为180时，；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：而牵引力（圆周力）为：但由于值很小，则僵性阻力与比较小得多，故有时不考虑。则： 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，在该托辊上所作用的正压力为：包角很小，就很小故:因此:对于个托辊，则总的正压力：而,则曲线段运动阻力:而式中：综上所述：改向处之曲线段运动阻力及其张力通式：阻力：张力：式中：-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大小有关，二者成比例（）；b) 已知绕入点张力，即可求得绕出点的张力 ；c) 驱动滚筒处之与之间关系，不能用下式计算：，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： （直线段） （曲线段）下面以图示的带式输送机系统为例来分析讨论： 已知条件：由给定线路可知 分别为承载及无载分支的线载荷；分别为承载及无载分支的运动阻力系数；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）的张力为已知。试求：驱动装置（滚筒上）绕入点（4点）的张力?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：点等；b) 再由已知点（假设1点）的张力（）开始依次按轮廓的各点求出相应点的张力；c) 最后求得所需要点的张力。根据给出的线路图，由已知条件逐点进行张力计算：故牵引力（即圆周力）为：注意：a) 求点张力时，不能采用关系式，因为在驱动滚筒处和是符合欧拉公式的，即：点的张力可由1点的张力逆时针方向来进行计算：b) 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，且为已知，则此时计算顺序应从点按逆时针顺序直至求得，再从点按顺时针求得。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。 最小静张力分：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。最小静张力值是根据：1. 操作经验；2. 工作条件；3. 线路布置（）；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。（）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，与两者之间应满足欧拉公式：则 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：在输送带自重和物料重量的作用下，输送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不超过允许的值，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，把曲线按直线来考虑（因支承间的曲线长度与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，取一下段来讨论： 原点为0定坐标系 横坐标 纵坐标在所取线段的两端之张力分别为：和根据力的平衡条件得： - - 用式除以式得：即 而 积分得： 由初始条件确定积分常数当时，则因此 -显然为抛物线方程当时，即在支点处则 实际上此时为支点处的纵坐标值，而在数值上等于原点处的最大垂度值 -一般取的其最小张力值为：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），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（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： -稳定工况下输送带最大张力，；-纵向拉断强度；-稳定工况，静安全系数；棉；尼龙、聚酯钢绳芯带：-纵向拉伸强度；-一般取小结： 当已给出时，则用来校验线路上的最小静张力和最小工作张力是否大于已知值(S),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：kg -有载分支kg -无载分支kg -最小张力L-输送长度,单位m，其余如图。 驱动装置在A处时+线路中最大张力：牵引力：张紧力：G+作用于结构架上载荷 处： 处： 驱动装置在处时， 线路中最大张力：牵引力：张紧力：作用于结构架上载荷 处： 处：比较两种方案：最大张力：牵引力：张紧力：结构架所受载荷 处： 处：由上述比较，显然驱动装置位置在处比在处有利。驱动装置最合理位置考虑的原则： 最大张力最小的地方； 总的运行阻力最小的地方； 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；用 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 前面讨论的水平输送机为例,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。而对带式输送机，即使不知道，也可以利用最小张力的概念来求得。如，-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：=+=+150 其中C=1.05=-(1)根据欧拉公式: 其中 =3.01 ->查表p24表3-13欧拉系数 -(2)(1)和(2)公式联立求解得:=488.5=670.43=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。通过做I II平行横坐标并交于，且使线路上各点不小于505kg.kg是由联立求解得出：而故kg由此可知： 1所包围的图形即为驱动装置设在A处时的张力图解。而所包围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：由图解可知：在A处： 张紧力结构载荷：A处 B处在B处： 张紧力结构载荷：A处 B处 结论：驱动装置在A处有利。多滚筒传动的各滚筒的驱动力分配 以三个滚筒驱动为例，当输送机中间设置传动滚时，其关系也类似。图中以及、分别表示三个滚筒及三个驱动滚筒驱动力。各驱动滚筒驱动力的配比要考虑：1. 各传动滚筒传递驱动力之能力；2.电动机功率与数量的分配，配比应为整数，以便分配电机；3.输送带的张紧力（初张力）。直接考虑三个驱滚动滚筒情况较复杂，故分别考虑头部两个和头尾各一个的情况。实际上为了解决头尾传动滚筒的功率分配关系，可以将头部的两个传动滚筒简化为一个滚筒。一、 头部双滚筒传动情况如图各传动滚筒上传递驱动力的关系可根据下式得到：则 -式中分别为第一及第二传动滚筒的备用系数，一般取分别为第一及第二传动滚筒的备用包角；因为所以故两转动滚筒驱动力之比为 当，时，则P=二、头尾双滚筒传动的情况 如图，各传动滚筒上传递的驱动力之关系，可根据下式得到 -(b)从而则传动滚筒1和3之驱动力比为：设则上式为由式（a）和式（b）可得：当，时，则29