劉新華

(泰格林紙集團(tuán)有限公司,湖南岳陽(yáng),414002)

駿泰紙漿廠 402#膠帶輸送機(jī)設(shè)計(jì)

劉新華

(泰格林紙集團(tuán)有限公司,湖南岳陽(yáng),414002)

總結(jié)了駿泰紙漿廠備木系統(tǒng)中高架長(zhǎng)距離膠帶輸送機(jī)的設(shè)計(jì)情況以及良好的使用效果,并對(duì)其中的主要部件如傳動(dòng)裝置、張緊裝置、膠帶桁架廊進(jìn)行了介紹。

高架長(zhǎng)距離膠帶輸送機(jī);傳動(dòng)裝置;張緊裝置;膠帶桁架廊

泰格林紙集團(tuán)旗下的駿泰紙漿廠,是一個(gè)現(xiàn)代化大型漿廠,從安德里茲公司引進(jìn)具有世界先進(jìn)水平的技術(shù)與設(shè)備、年產(chǎn) 40萬(wàn) t漂白硫酸鹽木漿。漿廠每年需要大量的原木和商品木片,因此備木系統(tǒng)中原木與木片堆場(chǎng)的范圍很大。為使?jié){廠在整體工藝布局上更加合理和道路通暢,備木系統(tǒng)中的大量木片和粉碎樹(shù)皮及篩后細(xì)木屑都采用高架長(zhǎng)距離膠帶輸送機(jī)系統(tǒng)來(lái)完成輸送。而其中較為典型及技術(shù)涉及面較多的是 402#膠帶輸送機(jī),它露天架空高度21 m,在承接了所有粉碎樹(shù)皮和篩后細(xì)木屑輸送460 m后,將物料送入樹(shù)皮倉(cāng)前的膠帶輸送機(jī),是一條具有較高綜合技術(shù)含量并且非常重要的高架長(zhǎng)距離膠帶輸送機(jī)。在設(shè)計(jì)該膠帶輸送機(jī)過(guò)程中,通過(guò)全面分析它的工藝參數(shù)、安裝特點(diǎn)、使用要求和防雨及電纜鋪設(shè)等工況后,對(duì)其主要部件進(jìn)行了綜合優(yōu)化設(shè)計(jì)。這條高架長(zhǎng)距離膠帶輸送機(jī)自2008年 5月投入生產(chǎn)以來(lái),運(yùn)行平穩(wěn),效果良好。本文將對(duì) 402#膠帶輸送機(jī)中的主要部件如傳動(dòng)裝置、張緊裝置、膠帶桁架廊進(jìn)行介紹,以供同行參考。

1 402#膠帶輸送機(jī)在備木系統(tǒng)中的作用

駿泰紙漿廠備木系統(tǒng)主體設(shè)備從安德里茲公司引進(jìn),其中輸送系統(tǒng)所配套的大量膠帶輸送機(jī)作為非標(biāo)設(shè)備由國(guó)內(nèi)設(shè)計(jì)制造。402#膠帶輸送機(jī)的作用是承擔(dān)來(lái)自以下 3方面的物料輸送:①由剝皮鼓出來(lái)并經(jīng)粉碎機(jī)粉碎后的樹(shù)皮;②由火車送來(lái)的外購(gòu)木片經(jīng)篩選后篩出的細(xì)木屑;③由削片機(jī)生產(chǎn)的木片經(jīng)篩選后篩出的細(xì)木屑。

2 402#膠帶輸送機(jī)主要工藝參數(shù)

402#膠帶輸送機(jī)的主要工藝參數(shù)為:輸送物料:粉碎后樹(shù)皮及篩后細(xì)木屑;物料密度:0.4 t/m3;輸送量:76 t/h;帶寬:1 m;膠帶傾角:0/5°;帶速:1.25 m/s;托輥傾角:45°;水平長(zhǎng)度:460 m;提升高度:10.22 m;架空高度:21 m;運(yùn)行方式:連續(xù)。

除上述參數(shù)外,膠帶輸送機(jī)為高架露天安裝,需統(tǒng)籌考慮設(shè)計(jì)具有綜合功能的桁架廊。

3 傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)

在綜合分析402#膠帶輸送機(jī)的工藝參數(shù)、安裝特點(diǎn)、使用要求和防雨及電纜鋪設(shè)等工況因素的基礎(chǔ)上,對(duì)傳動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行了多種方案對(duì)比,最終優(yōu)化確定為緊湊型且不需用三角膠帶的傳動(dòng)裝置。傳動(dòng)裝置主要部件包括電機(jī)、彈性膜片聯(lián)軸器、硬齒面圓錐圓柱齒輪空心軸減速器、傳動(dòng)滾筒、浮動(dòng)支座,見(jiàn)圖1所示。

圖1 傳動(dòng)裝置布置示意圖

3.1 電機(jī)功率計(jì)算與修正

402#膠帶輸送機(jī)是在電機(jī)驅(qū)動(dòng)下經(jīng)減速器和傳動(dòng)滾筒帶動(dòng)而使膠帶輸送機(jī)工作運(yùn)行。理論上傳動(dòng)滾筒所需的傳動(dòng)軸功率 PA為傳動(dòng)滾筒圓周驅(qū)動(dòng)力 FU與輸送帶帶速 V (m/s)的乘積,即:

式中,FU為帶式輸送機(jī)所有阻力之和,kN;FU的具體計(jì)算可參閱帶式輸送機(jī)選型設(shè)計(jì)手冊(cè)。

電機(jī)所需功率 PM=PA/η1

式中,η1=0.78～0.95

一般按上述理論公式計(jì)算出的電機(jī)功率是比較小的,也是一種理想的狀況。但在實(shí)際使用過(guò)程中,膠帶輸送機(jī)電機(jī)功率的最終確定還受到另外一些不確定因素的影響,必須加以全面考慮和修正才能確定。其中影響較大且容易疏忽的幾個(gè)因素如下:

(1)當(dāng)膠帶輸送機(jī)長(zhǎng)度較長(zhǎng),托輥數(shù)量較多時(shí),由于潤(rùn)滑不良等原因而導(dǎo)致有些托輥運(yùn)轉(zhuǎn)不太靈活,從而增加了傳動(dòng)阻力;

(2)當(dāng)突發(fā)事故而緊急停機(jī)或突然停電而停機(jī)時(shí),整個(gè)膠帶上充滿物料,重新啟動(dòng)時(shí)瞬間負(fù)荷陡增,其傳動(dòng)阻力將大大增加;

(3)當(dāng)夏天溫度升高并在滿負(fù)荷連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)工況下,對(duì)電機(jī)功率容量要有一定的安全系數(shù)。

根據(jù)上述因素并結(jié)合以往膠帶輸送機(jī)的設(shè)計(jì)和實(shí)際運(yùn)行情況來(lái)看,膠帶輸送機(jī)的電機(jī)功率可取理論計(jì)算功率的 1.5～3倍。這種設(shè)計(jì)思路已在岳紙股份公司 20萬(wàn) t/a項(xiàng)目中的備料高架膠帶輸送機(jī)設(shè)計(jì)中運(yùn)用并獲得了成功。以此為成功經(jīng)驗(yàn),并考慮到 402#膠帶輸送機(jī)輸送距離更長(zhǎng)、轉(zhuǎn)動(dòng)點(diǎn)更多、張緊力更大等因素,最終為 402#膠帶輸送機(jī)確定了電機(jī)功率取值,從現(xiàn)在電機(jī)正常運(yùn)行的情況來(lái)看是非常合適的。

3.2 彈性膜片聯(lián)軸器

彈性膜片聯(lián)軸器是目前使用廣泛的一種新型標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)軸器,它全部由鋼質(zhì)材料組成,傳遞扭矩大,使用壽命長(zhǎng),維護(hù)工作量極少。其中的鋼質(zhì)彈性膜片在傳遞扭矩的同時(shí)具有補(bǔ)償兩軸同心度偏差的作用,因此在膠帶輸送機(jī)傳動(dòng)裝置中選用彈性膜片聯(lián)軸器是一種比較好的選擇。

3.3 減速器選型

減速器的選型首先必須根據(jù)膠帶輸送機(jī)的負(fù)荷狀況、環(huán)境溫度及在工藝流程中的重要程度等來(lái)確定其質(zhì)量要求,然后再確定各參數(shù)并最終選定減速器型號(hào)。

402#膠帶輸送機(jī)屬高架長(zhǎng)距離輸送設(shè)備,負(fù)荷較大且為連續(xù)工作制,環(huán)境溫度為 -5～40°C,因此可認(rèn)為是重要的生產(chǎn)設(shè)備,故需選用質(zhì)量好的品牌減速器,如 SE W和弗蘭德等。對(duì)于一般負(fù)荷的普通設(shè)備可選用泰興、泰隆等國(guó)產(chǎn)品牌減速器,以節(jié)約設(shè)備投資。

在確定了減速器的品牌之后,根據(jù)膠帶輸送機(jī)電機(jī)轉(zhuǎn)速和傳動(dòng)滾筒轉(zhuǎn)速就可算出減速器的速比,并在減速器的資料手冊(cè)中查到合適的承載能力、輸出轉(zhuǎn)速、使用系數(shù)、裝配形式等。參數(shù)選擇過(guò)程中可以多次進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整,以期達(dá)到綜合的技術(shù)要求。另外還要核算減速器工作時(shí)的熱平衡許用功率要低于減速器的熱功率,以確保減速器安全運(yùn)行。

對(duì)于高架長(zhǎng)距離膠帶輸送機(jī)來(lái)說(shuō),減速器的結(jié)構(gòu)形式要選擇緊湊型的,如硬齒面圓錐圓柱齒輪空心軸減速器。這種減速器的輸入軸與輸出空心軸孔成水平90°,因而可用其輸出空心軸孔將減速器直接裝配在傳動(dòng)滾筒軸頭上,這樣就不需要聯(lián)軸器,并節(jié)省電機(jī)布置空間,從而降低頭部桁架的寬度,節(jié)約材料和制造安裝費(fèi)用。

3.4 傳動(dòng)滾筒的確定

傳動(dòng)滾筒的直徑和轉(zhuǎn)速必須符合膠帶輸送機(jī)的工藝線速。但在電機(jī)用聯(lián)軸器與減速器輸入軸直接聯(lián)接以及減速器直接裝配在傳動(dòng)滾筒軸頭上的這種結(jié)構(gòu)形式下,電機(jī)的轉(zhuǎn)速 (不采用變頻調(diào)速)和減速器的速比及輸出轉(zhuǎn)速已定,這時(shí)標(biāo)準(zhǔn)傳動(dòng)滾筒的直徑可能不符合膠帶輸送機(jī)線速的要求,因此直徑就要經(jīng)核算修改成非標(biāo)直徑,并且傳動(dòng)滾筒的軸頭尺寸設(shè)計(jì)也必須符合減速器輸出空心軸的要求,同時(shí)需繪制結(jié)構(gòu)尺寸及軸頭尺寸簡(jiǎn)圖供訂貨用。

另外值得注意的一點(diǎn)是,為使傳動(dòng)裝置穩(wěn)定有效地帶動(dòng)膠帶運(yùn)行,長(zhǎng)距離膠帶輸送機(jī)的傳動(dòng)滾筒(表面鑄菱形膠)由膠帶包繞的包角要大于 180°,這在改向滾筒布置設(shè)計(jì)時(shí)要特別注意。

3.5 浮動(dòng)支架

由于減速器以輸出空心軸直接裝配在傳動(dòng)滾筒軸頭上,當(dāng)傳動(dòng)滾筒運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),減速器將隨傳動(dòng)滾筒軸的撓度轉(zhuǎn)角作微量擺動(dòng)。為在運(yùn)行中適應(yīng)這種微量擺動(dòng),減速器和電機(jī)必須安裝在一個(gè)浮動(dòng)支架上,這個(gè)浮動(dòng)支架在安裝電機(jī)一端的下面設(shè)有彈性鉸聯(lián)支座。在實(shí)際運(yùn)行中,電機(jī)、減速器和浮動(dòng)支架組成一個(gè)整體并以彈性鉸聯(lián)支座為彈性鉸鏈點(diǎn)而作相應(yīng)微量擺動(dòng),從而實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)裝置的驅(qū)動(dòng)功能。

4 張緊裝置的確定

張緊裝置的作用是根據(jù)膠帶輸送機(jī)所要求的張力配置相應(yīng)重量的張緊重錘,從而使傳動(dòng)滾筒由膠帶包繞的包角區(qū)間產(chǎn)生足夠的摩擦扭矩并帶動(dòng)膠帶克服阻力運(yùn)行。對(duì)于長(zhǎng)距離膠帶輸送機(jī)來(lái)說(shuō),一般有兩種形式的張緊裝置可供選擇。一是垂直張緊裝置,二是車式拉緊裝置。由于本膠帶輸送機(jī)尾部空間受到其他因素的限制,因此只能選用垂直張緊裝置。

垂直張緊裝置安裝的位置一般盡可能靠近膠帶輸送機(jī)傳動(dòng)滾筒的區(qū)域布置,這樣有利于充分發(fā)揮張緊裝置的即時(shí)張力效應(yīng),減少膠帶運(yùn)行中的跳動(dòng)對(duì)張力衡定的影響。本膠帶輸送機(jī)的垂直張緊裝置距傳動(dòng)滾筒 12 m,安裝處高度為 18 m,理論張力約 2 t,張緊行程約 8 m,屬高架布置,因此張緊裝置架的運(yùn)行穩(wěn)定性很重要。為了解決這一問(wèn)題,幾經(jīng)方案選擇與優(yōu)化,決定采用一個(gè)一定高度且堅(jiān)固的混凝土平臺(tái)作基礎(chǔ),再設(shè)計(jì)一套具有很好穩(wěn)定性的張緊裝置架,這樣就很好地解決了高架垂直張緊裝置設(shè)計(jì)的問(wèn)題。另外為防止膠帶斷裂時(shí)重錘箱掉下對(duì)混凝土平臺(tái)的直接沖擊,需在混凝土平臺(tái)上設(shè)置緩沖裝置。

5 膠帶桁架廊及其高架支撐的確定

高架長(zhǎng)距離膠帶輸送機(jī)的整體構(gòu)架是由桁架廊及其下面的高架支撐組成的一個(gè)穩(wěn)固整體,膠帶輸送機(jī)就安裝在桁架廊里。在目前國(guó)內(nèi)大型造紙廠中,原料制備后都經(jīng)高架膠帶輸送機(jī)輸送,但整體構(gòu)架形式卻各不相同,功能各有千秋,沒(méi)有統(tǒng)一的模式和標(biāo)準(zhǔn)。然而桁架廊及其高架支撐在高架長(zhǎng)距離膠帶輸送機(jī)中是一個(gè)具有綜合功能的重要組成部分,因?yàn)樗P(guān)系到膠帶輸送機(jī)運(yùn)行的平穩(wěn),操作與維護(hù)是否方便,還要考慮電纜布置與防雨、防腐以及安全環(huán)保等問(wèn)題。因此在分析國(guó)內(nèi)各廠家類似膠帶輸送機(jī)的整體構(gòu)架優(yōu)缺點(diǎn)的基礎(chǔ)上,結(jié)合本膠帶輸送機(jī)的具體情況,綜合創(chuàng)新確定了具有完善功能的整體構(gòu)架。即桁架廊設(shè)計(jì)制成整體框架結(jié)構(gòu),其內(nèi)除安裝膠帶輸送機(jī)外還附設(shè)有電纜支撐架、人行操作通道;其頂面用彩板防雨;而兩側(cè)面也設(shè)有一定高度的擋雨彩板;底面封閉以防器物掉下傷人及保持運(yùn)輸通道衛(wèi)生;這個(gè)桁架廊作為一個(gè)整體支撐在簡(jiǎn)潔牢固的高架支撐上。其局部剖面示意圖見(jiàn)圖2。

圖2 桁架及皮帶廊斷面示意圖

桁架廊主體結(jié)構(gòu)由方鋼和槽鋼、角鋼、鋼板等焊接而成;而高架支撐可用鋼管或卷焊管加鋼板制作,并安裝在有預(yù)埋螺栓的預(yù)制水泥墩上,最后進(jìn)行二次澆灌。桁架鋼構(gòu)制作前需由有相應(yīng)資質(zhì)的設(shè)計(jì)單位,根據(jù)膠帶輸送機(jī)的載荷分布與大小、包括風(fēng)力載荷以及桁架的寬度、跨距等進(jìn)行嚴(yán)格的構(gòu)件受力分析和計(jì)算,并設(shè)計(jì)成規(guī)范的施工圖,而制造廠家根據(jù)施工圖制作與安裝。

6 結(jié) 語(yǔ)

主要介紹了 402#膠帶輸送機(jī)中的主要部件如傳動(dòng)裝置、張緊裝置、桁架廊的選型與設(shè)計(jì),而對(duì)于膠帶輸送機(jī)的其他部件如上托輥、下托輥、中間架、清掃裝置等可根據(jù)DTⅡ型固定式帶式輸送機(jī)設(shè)計(jì)選用手冊(cè)選用。這條高架長(zhǎng)距離膠帶輸送機(jī)自 2008年 5月投入生產(chǎn)以來(lái),運(yùn)行平穩(wěn),效果良好,為充分利用大量樹(shù)皮碎屑燃燒發(fā)電,生產(chǎn)綠色能源發(fā)揮了重要作用;同時(shí)其成功經(jīng)驗(yàn)也將為造紙企業(yè)這類非標(biāo)設(shè)備的設(shè)計(jì)提供有益的技術(shù)參考。

[1] 機(jī)械工業(yè)部北京起重運(yùn)輸機(jī)械研究所.DTⅡ型固定式帶式輸送機(jī)設(shè)計(jì)選用手冊(cè)[M].北京:冶金工業(yè)出版社,1994.

[2] 成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) [M].3版.北京:化學(xué)工業(yè)出版社,1994.

Brief Introduction of the Design of 402#Belt Conveyor in Junta i PaperM ill

L IU Xin-hua
(Technology Centre of Tiger Forest Paper Group Co.,Ltd.,Yueyang,Hu'nan Province,414002)

Design and running of the overhead long distance belt conveyor used inwoodyard of Juntai PaperMill,themain components of the conveyor such as the driving system,tensing system and truss bridge are introduced in this paper.

overhead long distance belt conveyor;driving system;tensing system;truss bridge

TS73

B

0254-508X(2010)01-0067-03

劉新華先生,高級(jí)工程師;主要從事制漿造紙機(jī)械設(shè)備的技術(shù)改造及創(chuàng)新設(shè)計(jì)工作。

(E-mail:aaallluuuaaa@163.com)

2009-08-21(修改稿)

(責(zé)任編輯:常 青)