膠帶輸送機(jī)懸垂度對運(yùn)行質(zhì)量的影響

喬 星

（山西西山晉興有限責(zé)任公司 斜溝煤礦， 山西 興縣 033602）

1 概述

隨著采煤工業(yè)的發(fā)展，井下運(yùn)輸設(shè)備得到飛速發(fā)展，膠帶輸送機(jī)關(guān)鍵設(shè)備；現(xiàn)階段的膠帶輸送機(jī)運(yùn)行質(zhì)量的好壞，直接影響著井下運(yùn)輸能力。膠帶輸送機(jī)的懸垂度是影響膠帶輸送機(jī)運(yùn)行質(zhì)量的好壞的一個重要指標(biāo)，它影響著其運(yùn)輸能力、貨載塊度、運(yùn)動平穩(wěn)性、托輥間距、傾角等。所以，對膠帶輸送機(jī)懸垂度分析是具重要意義。

2 膠帶輸送機(jī)的懸垂度計(jì)算

由于膠帶是柔性體，它在運(yùn)送物料時的重力和膠帶自重作用下，膠帶在兩托輥之間有垂度。膠帶垂度曲線的形狀，見圖1；視曲線形狀為拋物線，其懸垂度為兩托輥之間連線的鉛垂距離。

圖1 膠帶的垂度曲線圖

根據(jù)平衡條件可得膠帶上任意一點(diǎn)的斜率方程[1]：

式中：q為貨載單位長度質(zhì)量，kg/m；qd為膠帶單位長度質(zhì)量，kg/m；β為膠帶輸送機(jī)的傾角，°；S為膠帶的張力，N；L為兩托輥間距，m；βx為任意一點(diǎn)處膠帶的張力與水平線之間的夾角，°；x為A點(diǎn)到任意一點(diǎn)處的水平距離，m；將此式（1）積分可得膠帶的一般曲線方程：

因邊界條件；故膠帶的曲線方程：

以A、M之間為對象，對M點(diǎn)取矩，可得膠帶上任意一點(diǎn)的垂度方程：

3 膠帶輸送機(jī)的懸垂度分析

1）運(yùn)輸生產(chǎn)率對懸垂度的影響。運(yùn)輸生產(chǎn)率是運(yùn)輸設(shè)備單位時間內(nèi)運(yùn)輸?shù)呢涊d量。由于膠帶輸送機(jī)是連續(xù)式運(yùn)輸，運(yùn)輸生產(chǎn)率與運(yùn)輸距離無關(guān)，而與膠帶的運(yùn)行速度有關(guān)，因此，膠帶輸送機(jī)單位長度上的貨載量q為：

式中：q為膠帶運(yùn)輸機(jī)單位長度上的貨載量，kg/m；Q為運(yùn)輸生產(chǎn)率，t/h；υ為膠帶的運(yùn)行速度，m/s。從式（5）知，運(yùn)輸能力愈大，單位長度上的貨載量愈大，懸垂度就愈大，物料在膠帶上就會發(fā)生相對滑動，也會加劇膠帶的磨損。

2）物料的塊度對懸垂度的影響。物料的塊度愈大，作用在膠帶上的集中載荷愈大，就會引起膠帶的懸垂度增大；大塊度物料在膠帶上就會發(fā)生較大的相對滑動，甚至大塊度物料在膠帶上發(fā)生跳動，從而引起膠帶的很快磨損和膠帶運(yùn)行的振動。因此，膠帶輸送機(jī)輸送物料時，盡量減小塊度和保持塊度均勻性。

3）兩托輥間距對懸垂度的影響。懸垂度和托輥間距的平方成正比。兩托輥的間距增大，會使懸垂度增加的更快，對膠帶輸送機(jī)的影響更大。故實(shí)際使用中，對托輥間距已有規(guī)定，重載段間距為1~2 m，空載段間距為2~3m。為使膠帶輸送機(jī)的運(yùn)動平穩(wěn)性和提高機(jī)器的壽命。最大懸垂和托輥間距的關(guān)系應(yīng)為：fmax=ψL.其中ψ為百分比系數(shù)，我國一般取ψ=0.020~0.025。當(dāng)最大懸垂和托輥間距符合此關(guān)系時，物料在膠帶上基本不會相對滑動。

4）傾角對懸垂度的影響。膠帶機(jī)輸送物料的極限傾角是在一定懸垂度下能夠安全穩(wěn)定地輸送物料的傾角。實(shí)際上兩托輥間膠帶的曲線形狀近似為拋物線，膠帶上的傾角是變化的。如圖1所示，則B點(diǎn)的傾角為最大，其值為[1]：

我國膠帶輸送機(jī)一般輸送向上運(yùn)輸?shù)淖畲髢A角β=18°，在不同的ψ值時，其βb值如表1所示。從表1知，懸垂度愈大，實(shí)用傾角愈大；但傾角過大，會增大膠帶的磨損和運(yùn)動不平穩(wěn)性。若減小膠帶的懸垂度，就可提高膠帶輸送機(jī)傾角，從而擴(kuò)大膠帶輸送機(jī)的適用范圍。

5）初張力對懸垂度的影響。初張力S和懸垂度的的關(guān)系為[4]：

膠帶的初張力愈大，膠帶的懸垂度愈小，通過增大膠帶的初張力可減小膠帶的懸垂度，使其膠帶輸送機(jī)的運(yùn)行更平穩(wěn)。但膠帶的初張力不能增加很大，當(dāng)膠帶的初張力增加過大時，會使膠帶和機(jī)架的受力增加，影響膠帶機(jī)的使用壽命。實(shí)際中，增加膠帶的初張力采用拉緊裝置，如果膠帶的懸垂度不符合要求時，可用膠帶的懸垂度所允許的最小初張力來保證膠帶的懸垂度。

一般取最小初張力為：Smin=5g(q+qd)Lcosβ.這樣既可保證膠帶的懸垂度要求，使其膠帶平穩(wěn)運(yùn)行，又不使膠帶的初張力過大，增加膠帶的壽命。

表1 各國的ψ值及βb值數(shù)據(jù)

4 結(jié)論

綜上所述，膠帶懸垂度對膠帶輸送機(jī)的運(yùn)行質(zhì)量是個很重要的參數(shù)。運(yùn)輸能力、貨載塊度、運(yùn)動平穩(wěn)性、運(yùn)輸長度、傾角，對膠帶懸垂度是綜合影響的，它們之間相互制約，不能單獨(dú)從某個因數(shù)來考慮。實(shí)際中，保證運(yùn)輸量和滿足塊度要求時，減小懸垂度可用適當(dāng)增加初張力或減小托輥間距的方法來實(shí)現(xiàn)。初張力受到膠帶的強(qiáng)度限制不能增加過大。在向上運(yùn)輸時，沿著運(yùn)行方向膠帶的張力增大很快。當(dāng)張力達(dá)到膠帶懸垂度所允許的最小張力時，托輥間距可不再減小。采用減小托輥間距的方法來增大膠帶輸送機(jī)的傾角時，需要減小托輥間距的組數(shù)并不多；所以，采用減小托輥間距的方法來提高向上運(yùn)輸?shù)膬A角較為合理。

[1]程烈.帶式輸送機(jī)懸垂度與傾角分析[J].礦山機(jī)械，1992（11）:31-33.

[2]于學(xué)謙.礦山運(yùn)輸機(jī)械[M].徐州：中國礦業(yè)大學(xué)出版社，1989.

[3]梁庚煌.運(yùn)輸機(jī)械手冊（第一冊）[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1983.

[4]陳維健.礦井運(yùn)輸及提升設(shè)備[M].徐州：中國礦業(yè)大學(xué)出版社，1987.