惠蕾 張鵬

摘要：目前，在國(guó)內(nèi)外的礦山、建材、化工、糧食、冶金、電廠、港口碼頭等各個(gè)行業(yè)的大宗散狀物料輸送中，帶式輸送機(jī)、卡車和列車是主要輸送設(shè)備。帶式輸送機(jī)為連續(xù)輸送，而卡車和列車為間斷性輸送設(shè)備，帶式輸送機(jī)由于具有輸送距離長(zhǎng)、運(yùn)輸能力大、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便、安全可靠且容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制等其他輸送機(jī)械不可比擬的優(yōu)點(diǎn)成為不可或缺的散狀物料輸送設(shè)備，特別是隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，帶式輸送機(jī)在規(guī)格上已經(jīng)向長(zhǎng)距離、大運(yùn)量、高帶速、大型化發(fā)展。

關(guān)鍵詞：帶式輸送機(jī)；輸送帶；安全系數(shù)

引言

輸送帶是安裝在輸送機(jī)上用以承載和輸送物料的帶，輸送帶作為帶式輸送機(jī)最主要的部件，是帶式輸送機(jī)的承載構(gòu)件和曳引構(gòu)件，其價(jià)格一般占整機(jī)價(jià)格的30%或40%以上。保證帶式輸送機(jī)在各種工況下應(yīng)有可調(diào)、平滑、無沖擊的啟動(dòng)、制動(dòng)力矩，實(shí)現(xiàn)帶式輸送機(jī)的可控啟動(dòng)、制動(dòng)性能可以降低輸送帶的設(shè)計(jì)安全系數(shù)。

1 存在的問題

近幾十年來，國(guó)外的設(shè)計(jì)咨詢單位、立法機(jī)構(gòu)和研究單位經(jīng)過對(duì)輸送帶安全系數(shù)和輸送帶接頭的研究和測(cè)試，認(rèn)為德國(guó)該標(biāo)準(zhǔn)中關(guān)于鋼絲繩芯輸送帶安全系數(shù)的規(guī)定不合理：（1）設(shè)定啟動(dòng)時(shí)輸送帶的動(dòng)張力為穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)張力的1.4倍不盡合理。該啟動(dòng)張力相對(duì)穩(wěn)定運(yùn)行的帶式輸送機(jī)而言為較少發(fā)生的周期性增加量，不應(yīng)作為連續(xù)疲勞因素考慮。帶式輸送機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置廣泛使用軟啟動(dòng)、軟制動(dòng)裝置使得輸送機(jī)啟動(dòng)、制動(dòng)加速度緩慢而可控，啟動(dòng)平穩(wěn)，這就使得啟動(dòng)的動(dòng)張力較沒有采用軟啟時(shí)大大減小。按現(xiàn)行驅(qū)動(dòng)裝置應(yīng)用條件下，帶式輸送機(jī)啟動(dòng)時(shí)輸送帶的動(dòng)張力為穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)張力的1.4倍可以降低為1.1一1.3，可取1.25。（2 ）輸送帶的靜載荷和瞬間峰值載荷取決于輸送帶的接頭強(qiáng)度，而不是輸送帶鋼繩的最大抗拉強(qiáng)度。輸送帶接頭動(dòng)態(tài)承載能力的增加會(huì)直接和輸送帶的“工業(yè)給定”的最小允許安全系數(shù)有關(guān)，任何接頭動(dòng)載荷承受能力的提高都將直接導(dǎo)致由工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的最小的，可允許的輸送帶安全系數(shù)的降低。

2 降低輸送帶安全系數(shù)的意義

近年對(duì)帶式輸送機(jī)相關(guān)理論的研究取得了進(jìn)展，其主要部件的技術(shù)性能也明顯提高。如果仍采用傳統(tǒng)的靜態(tài)設(shè)計(jì)方法和選取較大的輸送帶安全系數(shù)（一般為10左右），不僅使輸送帶自身的質(zhì)量龐大，增加了輸送機(jī)沿線的阻力，驅(qū)動(dòng)、制動(dòng)裝置、拉緊裝置的功率機(jī)架的強(qiáng)度和重量等也必須相應(yīng)的提高，而為了滿足輸送帶使用條件滾筒的直徑要增大，滾筒直徑的增加會(huì)使自身的重量和減速機(jī)的傳動(dòng)比加大。這不僅會(huì)加大輸送機(jī)的初期投資，而且很可能將引發(fā)起動(dòng)、制動(dòng)過程中較大的輸送帶動(dòng)應(yīng)力以及運(yùn)行過程的不穩(wěn)定，從而很容易使輸送帶接頭失效以及滾筒、托輥軸承等部件的損壞。因此輸送帶安全系數(shù)是輸送機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮的一項(xiàng)重要因素。隨著帶式輸送機(jī)接頭技術(shù)和接頭結(jié)構(gòu)的不斷優(yōu)化，接頭強(qiáng)度占36%的限定過于保守，通過改善鋼絲繩芯輸送帶橡膠和鋼絲繩特性、接頭結(jié)構(gòu)、接頭長(zhǎng)度、接頭尺寸控制技術(shù)和制造方法等可以改善輸送帶的安全系數(shù)，使用有限元分析方法預(yù)先指出接頭區(qū)域橡膠和鋼絲繩的應(yīng)力變化，可以估計(jì)接頭的多種方式和類別，這樣就改善了接頭的動(dòng)態(tài)特征和減小了輸送帶的安全系數(shù)。

3 我國(guó)對(duì)輸送帶安全系數(shù)的規(guī)定及分析

在我國(guó)，帶式輸送機(jī)設(shè)計(jì)剛剛起步時(shí)，取值比較保守，一般鋼絲繩芯輸送帶安全系數(shù)取為8-10。隨著設(shè)計(jì)水平的逐步提高，1994年GB50197-94露天煤礦工程設(shè)計(jì)規(guī)范中規(guī)定，根據(jù)不同的工作條件，鋼絲繩芯輸送帶的安全系數(shù)，當(dāng)采用一級(jí)或二級(jí)接頭型式的輸送帶取值范圍為7.0-9.5；當(dāng)采用三級(jí)接頭型式的輸送帶取值范圍為7.4-10.0。2008年6月發(fā)布的GB50431-2008帶式輸送機(jī)工程設(shè)計(jì)規(guī)范中對(duì)輸送帶安全系數(shù)的規(guī)定如下：鋼絲繩芯輸送帶安全系數(shù)取值范圍7-9，此數(shù)據(jù)適用于采用直接驅(qū)動(dòng)或采用限矩型液力禍合器的短距離帶式輸送機(jī)。對(duì)中長(zhǎng)距離的帶式輸送機(jī)，一般采用可控軟啟動(dòng)、制動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，以改善輸送機(jī)的啟動(dòng)、制動(dòng)性能。對(duì)于采取了可控軟啟動(dòng)、制動(dòng)措施時(shí)，鋼絲繩芯輸送帶安全系數(shù)可取5-7。

輸送帶安全系數(shù)，關(guān)系到帶式輸送機(jī)安全、投資和運(yùn)營(yíng)費(fèi)，我國(guó)也在積極研究降低輸送帶安全系數(shù)的可能性。我國(guó)自20世紀(jì)80年代帶式輸送機(jī)設(shè)計(jì)系列化以來，輸送帶安全系數(shù)的取值范圍在逐步降低，主要原因：①我國(guó)的輸送帶制造技術(shù)已接近或達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平；輸送帶接頭型式、接頭結(jié)構(gòu)、技術(shù)參數(shù)等已采用現(xiàn)行德國(guó)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。②輸送帶接頭強(qiáng)度隨著輸送帶硫化設(shè)備制造技術(shù)和硫化技術(shù)水平的提高而有效地提高了。③我國(guó)對(duì)中長(zhǎng)距離的復(fù)雜、大型帶式輸送機(jī)已廣泛采用成熟的CST、液粘軟啟動(dòng)、變頻調(diào)速等可控的軟啟動(dòng)、制動(dòng)系統(tǒng)，輸送帶啟動(dòng)時(shí)動(dòng)張力倍數(shù)可控制在1.4以下。④經(jīng)過設(shè)計(jì)者40多年來的不斷摸索實(shí)踐，帶式輸送機(jī)的設(shè)計(jì)水平顯著提高。GB50431-2008標(biāo)準(zhǔn)對(duì)帶式輸送機(jī)的啟動(dòng)、制動(dòng)有嚴(yán)格的要求，對(duì)復(fù)雜大型帶式輸送機(jī)開始進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析，輸送帶動(dòng)張力倍數(shù)明顯降低。

4 結(jié)束語

總而言之，輸送帶安全系數(shù)的主要影響因素是輸送帶的接頭疲勞強(qiáng)度和帶式輸送機(jī)啟動(dòng)時(shí)的動(dòng)張力，在進(jìn)行帶式輸送機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)，可采用國(guó)內(nèi)外先進(jìn)的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)及規(guī)范規(guī)定，并加強(qiáng)對(duì)帶式輸送機(jī)輸送帶接頭的動(dòng)態(tài)試驗(yàn)，提高輸送帶接頭強(qiáng)度。通過國(guó)家修改輸送帶安全系數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)及實(shí)際使用，大大節(jié)約了投資費(fèi)用。

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