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        帶式給料機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及功率計(jì)算方法

        2014-04-29 00:00:00王新敫旭東
        科技創(chuàng)新與應(yīng)用 2014年2期

        摘 要:文章簡(jiǎn)要說明了帶式給料機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),主要針對(duì)導(dǎo)料槽和托輥組的結(jié)構(gòu)形式做出說明,闡明帶式給料機(jī)的功率計(jì)算方法,并列舉實(shí)例。

        關(guān)鍵詞:帶式給料機(jī);結(jié)構(gòu)特點(diǎn);功率計(jì)算

        帶式輸送機(jī)是以輸送帶兼做牽引機(jī)構(gòu)和承載機(jī)構(gòu)的連續(xù)輸送設(shè)備。它既可以進(jìn)行碎散物料的輸送,也可以進(jìn)行成件物品的輸送,還可以與各工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)流程中的工藝過程的要求相配合,形成有節(jié)奏的流水作業(yè)運(yùn)輸線。

        帶式給料機(jī)除具備帶式輸送機(jī)的特點(diǎn)外,還具有其本身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。第一,帶式給料機(jī)應(yīng)用在具有一定倉(cāng)壓的料倉(cāng)和漏斗下面時(shí),能夠?qū)⒏鞣N大容重物料短距離均勻、連續(xù)的輸送給各種破碎、篩分和運(yùn)輸設(shè)備,特別是用在初碎以下更為適合。第二,與板式給料機(jī)相比,帶式給料機(jī)成本低。而且它應(yīng)用皮帶與滾筒等旋轉(zhuǎn)部件之間的摩擦驅(qū)動(dòng),皮帶與托輥之間的成槽性很好,使導(dǎo)料槽與皮帶之間有很好的密封性,在受料處不易撒料。第三,帶式給料機(jī)通常情況下全程安裝導(dǎo)料槽,這樣使得給料機(jī)本身的運(yùn)輸能力增大,提高輸送效率。第四,帶式給料機(jī)通常帶速很低,目前國(guó)際上應(yīng)用的帶式給料機(jī)的最低帶速為0.015m/s,應(yīng)用在澳大利亞西部現(xiàn)場(chǎng),且已經(jīng)投產(chǎn)使用。第五,帶寬上一般采用較大帶寬,因?yàn)閹俚?,增大帶寬可以提高輸送能力,?jié)約輸送成本。第六,帶式給料機(jī)托輥組的設(shè)計(jì)也有本身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)以及布置方式。帶式給料機(jī)承載段托輥組一般采用4到5節(jié)輥?zhàn)咏M成,對(duì)于大帶寬給料機(jī)來說,通常中間采用等長(zhǎng)3輥,總長(zhǎng)度約為帶寬的3/4。側(cè)輥采用短輥,槽角20度。這種結(jié)構(gòu)不僅能夠增加物料的有效容積,而且中間采用三點(diǎn)支撐結(jié)構(gòu),增加輥?zhàn)雍屯休伣M橫梁的使用壽命。因?yàn)閹浇o料機(jī)的帶速低,因此輸送帶上的物料停留時(shí)間長(zhǎng),這會(huì)使托輥長(zhǎng)時(shí)間受力,增加了托輥的無形損耗和疲勞性,減少了托輥本身的使用壽命,因此帶式給料機(jī)承載段托輥間距很小,通常為普通帶式輸送機(jī)托輥間距的1/3左右。第七,給料機(jī)的導(dǎo)料槽在設(shè)計(jì)上也與以往的設(shè)計(jì)有很大不同,由于全程導(dǎo)料,帶速低,給料機(jī)上的物料會(huì)對(duì)導(dǎo)料槽側(cè)面的壓力增大,而且如果采用傳統(tǒng)的2000mm長(zhǎng)一段的導(dǎo)料槽,在運(yùn)輸物料時(shí)會(huì)在導(dǎo)料槽接口處擠出物料,這樣不僅污染環(huán)境,而且對(duì)操作巡檢人員造成傷害。因此導(dǎo)料槽在設(shè)計(jì)時(shí),盡量采用全程只用一段或者兩段導(dǎo)料槽,且在采用多段導(dǎo)料槽時(shí),連接處采用交錯(cuò)連接方式,以防止蹦料。同時(shí)導(dǎo)料槽的支腿也不能采用以往的設(shè)計(jì)形式,而應(yīng)該加強(qiáng)結(jié)構(gòu),這樣保證結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

        以上是給料機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),而帶式給料機(jī)功率的計(jì)算與普通帶式輸送機(jī)的功率計(jì)算也有很大區(qū)別。由于帶式給料機(jī)本身還需要承受很大的料倉(cāng)壓力,因此需充分考慮由料倉(cāng)壓力所需要的功率。本文以澳大利亞項(xiàng)目中使用的帶式給料機(jī)為例,計(jì)算給料機(jī)的功率。

        (1)基本參數(shù):B=2400,V=0.015m/s,Q=250t/h,傾角0°,L=19.015m,qG=4629.6kg/m,qB=81.6kg/m,qRo=205kg/m,qRu=33.17kg/m,物料密度2.0t/m3。上托輥間距:a0=0.4m,下托輥間距:au=2.4m,托輥槽角:λ=20°其中:L-輸送機(jī)長(zhǎng)度,m;G-重力加速度,9.8m/s2;qRo-承載輥旋轉(zhuǎn)重量,kg/m;qRu-回程輥旋轉(zhuǎn)重量,kg/m;qB-每延長(zhǎng)米膠帶重,kg/m;qG-每延長(zhǎng)米物料重,kg/m。

        (2)圓周力及驅(qū)動(dòng)功率的計(jì)算

        a.不考慮倉(cāng)壓時(shí)驅(qū)動(dòng)圓周力FU

        主要阻力:FH=F1+F2,

        上分支運(yùn)行阻力:F1=fLg(qRO+qB+qG)=18982N;下分支運(yùn)行阻力:F2=fLg(qRU+qB)=443N;FH=F1+F2=18982+443=19425N;提升阻力:Fst=0;導(dǎo)料槽摩擦阻力:Fgl=?滋2*qG2*g*l/pb12=130000N;清掃器阻力Fr=Fr1+Fr2=1960+1372=3332N;

        FU=FH+Fst+FGS+FGX+Fgl+Fr=163250N;

        給料機(jī)運(yùn)輸物料所需軸功率為P1=163250*0.015/1000=2.5kw

        b.考慮倉(cāng)壓時(shí),料倉(cāng)的功率計(jì)算:

        在計(jì)算料倉(cāng)功率之前,先介紹一下物料由存?zhèn)}卸出的物理過程。有研究表明,不同粒度的散料物料由存?zhèn)}排料孔卸出時(shí),都會(huì)出現(xiàn)兩種基本的排料形式,即:(1)“標(biāo)準(zhǔn)”排料形式——排料孔上部的物料成柱狀運(yùn)動(dòng),物料面成一漏斗形狀;(2)“流體”排料形式——全部物料顆粒如流體般向下移動(dòng)。而“標(biāo)準(zhǔn)”排料形式適合于周期形式動(dòng)作的、具有一定倉(cāng)壁傾斜角的所有存?zhèn)}?!傲黧w”排料形式多用于下列情況,第一,對(duì)連續(xù)動(dòng)作的存?zhèn)},其倉(cāng)壁的傾斜角超過臨界值時(shí);第二,當(dāng)存?zhèn)}處于強(qiáng)烈的震動(dòng)狀態(tài)時(shí);第三,若存?zhèn)}具有似液體那樣多水分的物料時(shí)。總之排料形式的確定和存?zhèn)}的動(dòng)作方式、工作條件及物料的狀態(tài)等因素有關(guān),必須進(jìn)行具體分析,而且有時(shí)因受到條件的限制也往往會(huì)出現(xiàn)中間狀態(tài)的排料形式[1]。經(jīng)分析在本例子中物料排料形式更接近于“標(biāo)準(zhǔn)”排料形式。所以存?zhèn)}排料孔的水力半徑R水=F/L。式中:F-考慮了散粒物料顆粒尺寸的排料孔面積[m2];L-相應(yīng)于上述排料孔面積的周長(zhǎng)[m]。

        對(duì)于存?zhèn)}中物料,考慮到由于物料顆粒內(nèi)部的摩擦力和粘著力產(chǎn)生的切應(yīng)力τ,將抵消存?zhèn)}上面的部分物料重量,使其上的壓力比流體靜壓力小得多,尤其是對(duì)非全部卸空的存?zhèn)}。因此作用在存?zhèn)}上的壓應(yīng)力近似平均值可用下式計(jì)算:

        σ=5.6k0R水γ [N/m2]

        式中 R水:排料孔的水力半徑[m];γ:物料的堆積重度[N/m3];k0:考慮到存?zhèn)}動(dòng)作特點(diǎn)的系數(shù)。這樣,作用在皮帶上的正壓力等于:N=σF[N] F-存?zhèn)}排料孔的面積[m2]。

        根據(jù)上述公式本例題:

        排料孔的水力半徑R水=F/L=2×2/2×4=0.5m

        作用膠帶上的壓應(yīng)力:σ=5.6×2×0.5×2000×9.8=109760N/m2

        作用膠帶上的壓力:N=109760×4=439040N

        料倉(cāng)所需要軸功率:P2=439040×0.3×0.015=1.98KW

        給料機(jī)所需功率為P=(P1+P2)/η=5.4KW

        經(jīng)過計(jì)算可以看出,考慮到倉(cāng)壓后,給料機(jī)的功率已明顯提高。本例的給料機(jī)已經(jīng)在澳大利亞現(xiàn)場(chǎng)開始運(yùn)轉(zhuǎn)使用,運(yùn)行狀態(tài)良好。

        結(jié)束語

        本文介紹了帶式給料機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),使用范圍,并針對(duì)導(dǎo)料槽和托輥組的結(jié)構(gòu)形式做了詳細(xì)的說明。在考慮到倉(cāng)壓的情況下計(jì)算出帶式給料的功率,并以澳大利亞現(xiàn)場(chǎng)給料機(jī)為例,驗(yàn)證考慮倉(cāng)壓的正確性。

        參考文獻(xiàn)

        [1]洪致育,林良明.連續(xù)運(yùn)輸機(jī)[M].機(jī)械工業(yè)出版社,1982.

        [2]DTII(A)型帶式輸送機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京:冶金工業(yè)出版社,2003,12-16.

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