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新型无托辊带式输送机研究

作者:四川天屿翔机械设备有限公司 浏览: 发表时间:2024-02-01 10:34:43

在散料输送行业,带式输送机由于具有适应性强、运距长、维护简单、易于集中管理等特点而被广泛应用。根据煤炭工业机械制造年报统计,仅2020年我国生产的各类带式输送机数量已超过18万,装机总功率可达4×104 kW,耗能严重。目前在我国紧迫的双碳目标引导下,新型节能带式输送机的研究已成为行业关注的热点。然而带式输送机的运行阻力通常受托辊直径、运量、带速、环境温度、输送线路、制造及安装精度等因素影响,在其各种运行阻力之中,压陷阻力占比约61%,所以减小或改变压陷阻力是节能带式输送机研究方向之一。

 

1     无托辊带式输送机发展概况

 

国外无托辊带式输送机主要由驱动部、翻带装置、悬索钢丝绳、滚轮、拉紧装置、塔架、波纹挡边输送带、机尾部和机头卸载部等组成,驱动部只能设在机头或者机尾,或首尾同时设置。输送带之上安装有等间隔的滚轮,可以沿悬索钢丝绳滚动运行,简单有效地实现了在现有公路、建筑物、河流和山脉等复杂地形上直线输送物料的目的。但是该输送机由于在输送带之上固定安装有滚轮,且选用的是带有波纹挡边的特种输送带,不仅造价高,而且在长距离输送时,输送带缠绕方式受限,不能实现多滚筒驱动,有一定的局限性。所以可通过改变结构,使滚轮与输送带相互分离,选用普通输送带寻求技术突破。

 

2     新型无托辊带式输送机的主要结构及工作原理

 

本文研究的无托辊滚轮带式输送机结构如图1所示,主要由驱动部、卸载部、滚筒、机架、输送带、拨叉滚轮托架、钢丝绳、轨道、托架改向部、H架、机尾部等组成,其中驱动部、卸载部、机尾部、输送带缠绕方式、张紧形式等与普通带式输送机完全相同,不存在技术难题,中间输送带支撑由若干串联的拨叉滚轮托架组成,整个带式输送机可划分为拨叉滚轮托架与输送带2个独立的运动系统,且拨叉滚轮托架系统为从动系统。


 

主要工作原理:电机拖动传动滚筒旋转,在传动滚筒的作用下输送带直线运动,由于输送带与拨叉滚轮托架之间为静滑动摩擦,而拨叉滚轮托架与轨道之间为滚动摩擦,静滑动摩擦力远远大于滚动摩擦力,所以在输送带运行时,拨叉滚轮托架系统会从动于输送带,两者之间同步运行,这样带式输送机的主要运行阻力就转化为滚轮与轨道之间的轨行阻力,输送带的压陷、弯曲及托辊旋转阻力将不存在,大大降低了带式输送机的运行阻力,而且输送带与拨叉滚轮托架同步运行,也减小了输送带的磨损,延长了其使用寿命,为节能带式输送机的研究提供一种新型技术方案。

 

输送带支撑采用拨叉滚轮结构,主要由滚轮、拉簧、托架、拨叉、横梁等组成,滚轮在轨道之上可以运行,其在闭环拨叉滚轮托架系统中的运动状态如图2所示。在承载段,串联的拨叉滚轮托架在输送带摩擦力的作用下由机尾部向卸载部运行,此时拨叉支架在拉簧的作用下处于闭合状态,如图 2a)所示。物料及输送带承载力主要由横梁和槽形支架承受,当运行至头部托架改向部时,由承载分支向回程分支翻转,由于托架改向部之上设有异形轨道,上下段轨道间距大,中间段轨道间距小,具体结构如图3所示。串联的拨叉滚轮托架下连杆在异形轨道内侧滑动,其两侧拨叉连杆会绕横梁铰支点旋转,逐渐打开,如图 2b)所示,实现在承载分支输送带与滚轮托架的分离。当翻转至头部托架改向部下侧时,由于异形轨道间距逐渐增大,在拉簧的作用力下,滚轮托架两侧拨叉连杆会以横梁铰支点为轴旋转,逐渐闭合,如图 2c)所示,实现在回程分支输送带与滚轮托架的结合,此时回程输送带由两侧拨叉连杆在拉簧的作用下支撑,逐渐运行至尾部托架改向部。在尾部拨叉滚轮托架由回程分支向承载分支翻转的过程与头部翻转基本相同,串联的拨叉滚轮托架上连杆在异形轨道内侧滑动,其两侧拨叉连杆会绕横梁铰支点旋转,逐渐打开,如图 2d)所示,实现在回程分支输送带与滚轮托架的分离。当翻转至尾部托架改向部上侧时,由于异形轨道间距逐渐增大,在拉簧的作用力下,滚轮托架两侧拨叉连杆会以横梁铰支点为轴旋转,逐渐闭合,又回到图2a)所示的状态,完成1个循环。


 

3     新型无托辊带式输送机能耗分析

 

带式输送机的能耗对比最终反映为运行阻力的大小,而本文所研究的新型无托辊带式输送机的主要运行阻力为滚轮与轨道的滚动摩擦阻力、轴承旋转阻力及附加摩擦阻力,而这种轨行机构的运行阻力计算已非常成熟,此处不再做过多的分析与阐述。

 

普通带式输送机在环境、制造及安装良好的条件下,模拟摩擦因数取0.02,通过与以上新型无托辊带式输送机摩擦阻力因数对比,运行阻力降低了50%以上。若按照带宽B=1 400 mm,输送长度L= 4 500 m,运量Q=2 500 t/h,带速 v=3.55 m/s,提升高度H=30 m,分别核算对比传统带式输送机与新型无托辊带式输送机各项指标,对比结果如表1所示。新型无托辊带式输送机导出摩擦因数之后与传统带式输送机计算方法基本相同。


 

4     结语

 

本文基于输送带与拨叉滚轮托架之间的滑动摩擦因数大于拨叉滚轮托架与轨道之间的滚动摩擦因数,提出了一种新型无托辊带式输送机,并获得发明专利1 项,与现有悬索无托辊带式输送机的最大区别在于输送带与滚轮为独立运行的2 个子系统,不仅可以选用价格较低的普通输送带,而且头、尾部与传统带式输送机完全相同具有良好的通用性,还可实现多滚筒驱动,能够完成更长距离的输送任务。

 

本文对该输送机的结构及工作原理做了详细阐述,并通过分析其运行阻力系数,与传统带式输送机进行对比,得出该带式输送机在节能降耗方面的显著特性,希望对新型节能带式输送机的研究提供一定的技术参考。


 

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