大倾角波状挡边带式输送机的设计与应用

李欢良

（江西铜业集团公司 教育培训中心，江西 贵溪 335421）

大倾角波状挡边带式输送机的设计与应用

李欢良

（江西铜业集团公司 教育培训中心，江西 贵溪 335421）

大倾角波状挡边带式输送机在我国是一种新型的带式输送机。一段时期以来，国内外一些研究机构和制造商就致力于大倾角带式输送机的研究、开发和制造，我国也在各个领域得到广泛应用，国内的发展前景非常广阔。大倾角波状挡边带式输送机在我们公司应用较少，结合江西铜业集团金德铅业股份有限公司大倾角波状挡边带式输送机项目工程，介绍大倾角波状挡边带式输送机的应用，并对它进行设计计算、部件选型和结构优化设计。

大倾角；波状挡边；带式输送机；应用；设计；选型；改进

1 引言

带式输送机是散状物料的主要运输工具之一，它的发展己有近200年的历史。随着我们生产条件的不断发展变化，出现了大倾角变坡的复杂型输送线路，这就要求物料输送系统能适应这种变化。普通带式输送机由于受到物料与输送带摩擦系数的限制，输送物料的倾角不能过大，上运倾角一般为18°～ 20°［1］。需要达到较大的提升高度时，将会出现输送距离长、占地面积大、土建工程量大、工艺布置复杂等缺点，从而大量增加工程投资。

随着科学技术的发展，新技术、新材料、新工艺、新设备在带式输送机生产制造业的应用及带式输送机技术理论的不断完善，带式输送机实际应用的最大输送倾角也由18°到30°甚至更大。深槽型带式输送机、挡板式输送机、压带式带式输送机和波状挡边式带式输送机应运而生。大倾角波状挡边带式输送机最早由德国Scholtz提出，英国Dowty、日本Bando-Schoitz、美国Beltservice及西欧Nordstroms-Scholtz等知名公司也已设计制造了大量这种带式输送机，并在多个国家投入使用。

2 结构优点与应用简介

与普通带式输送机相比，大倾角波状挡边带式输送机具有以下优越性：

（1）结构简单。大倾角波状挡边式带式输送机的最大特点是采用波状挡边输送带来取代普通输送带。至于它的工作原理和结构组成，则与通用带式输送机相同。因此，像滚筒、托辊、拉紧装置、中间架、中间架支腿、头架、尾架、漏斗、护罩、清扫器及保护装置等各主要部件均可以与通用带式输送机的相应部件通用，给使用、维修带来方便。

（2）运行平稳、可靠、噪声小。与普通带式输送机、斗式提升机、刮板输送机比较，其综合技术性能都优越。没有埋刮板输送机经常出现的卡链、飘链、断链现象和斗式提升机经常发生的打滑、掉斗现象。

（3）输送倾角大，最大可达90°，是大倾角输送和垂直提升的理想设备。

（4）总体投资费用低，可以节约占地面积，节省设备投资和土建费用。

目前，大倾角波状挡边带式输送机已经生产运用大约5万多台，在世界90多个国家使用。其主要应用于空间受到限制，为了减少占地面积，改革提升方法而出现的输送机设备，广泛应用在煤炭、粮食、建材、化工、水电、农业、港口和冶金等行业部门，从煤、矿石、沙子到化肥和粮食等，从很小的粒度到400mm的大粒度，输送量可以从1m3/h到6000m3/h。

它采用具有波状挡边和横隔板的输送带，如图1所示，输送机倾角可在0度～ 90度范围内任意布置，在环境温度为-15℃～+40℃范围内主要用于散装物料的大倾角连续输送，解决了普通输送带和花纹输送带所不能达到的输送角度［2］。近年来，大倾角波状挡边式带式输送机已逐渐向大带宽（带宽可达B1800以上）、大提升高度（高度已达200M以上）、大输送能力（输送量已达6000t/h以上）方向发展。

目前，江铜集团仅有一条大倾角波状挡边带式输送机DDJ10020S（代号DDJ代表带式挡边输送机， 10020表示带宽1000m、挡边高200mm，S型布置），提升倾角75°，安装在德兴铜矿。DDJ6512S（带宽650m、挡边高120mm，S型布置）波状挡边带式输送机是我厂在2015年为江铜金德铅业股份有限公司设计制造的。现以该条大倾角波状挡边带式输送机项目工程为例对它进行介绍。

图1　波状挡边输送带

3 工程设计计算

3.1原始参数

该输送机为标准带宽B=650mm［3］、水平机长L=34.4m，提升高度H=20.6m，输送倾角β=41°，名义带速V=1m/s［3］，运量Q=50t/h，输送物料为碎煤等，物料堆积密度γ=0.9t/m3，粉状和块状粒度＜20mm。

大倾角波状挡边带式输送机的布置基本上可分为五种形式： I型、L型、NL型、S型和SC型，如图2所示，本机根据现场条件采用S型布置。

图2　输送机的布置形式

3.2功率和张力计算

3.2.1传动滚筒上所需的圆周力FU

FU=CFH+FST（N）［4］

式中FH—主要阻力，N。

β＜90°时FH=fg（H2+L2）1/2［q1+q2+（2qB+q）L/ （H2+L2）1/2］=742.3N

C—附加阻力系数，C=2.7；

L—水平机长，m，L=34.4m；

H—提升高度，m，H=20.6m；

f—模拟摩擦系数，f=0.03；

g—重力加速度，g=9.81m/s2；

q1—上托辊转动部分质量，kg/m，q1=9kg/m；

q2—下托辊转动部分质量，kg/m，q2=8kg/m；

qB—挡边带每米质量，kg/m，qB=q0+2qs+BfqT/ ts=19.8kg/m；

q0—每米基带质量，kg/m，q0=10.82kg/m；

qs—每米挡边质量，kg/m，qs=2.3kg/m；

qT—每米隔板质量，kg/m，qT=2.8kg/m；

ts—隔板间距，m，ts=0.252m；

Bf—有效宽度，m，Bf=0.39m；

q—每米物料质量，kg/m，q=Q/（3.6V）=50/ （3.6×1）=13.9kg/m；

Q—运量，t/h，Q=50t/h；

V—带速，m/s，V=1m/s；

FST—提升阻力，N，FST=gqH=9.81×13.9×20.6=2809N；所以FU=2.7×742.3+2809=4813.21N。

3.2.2电机功率P

P=FUV/（1000η）kW

式中η—传动效率，η=0.75。

所以P=4813.21×1/（1000×0.75）=6.42kW，选P=7.5kW。

3.2.3输送带张力计算

输送带最大张力Smax=S0+FU+gqBH （N）

式中S0—最小拉力，S0≥5（qB+q）l0*g=1653（N）

l0—托辊间距，m，一般l0=1m。

所以Smax=10467.5 （N）

3.3带芯层数计算

Z≥Smaxm/B［α］

式中 m—输送带安全系数，m=14；

B—输送带宽度，mm；

［α］—输送带许用强度，采用EP100时［α］=100N/（mm*层）。

则Z=10467.5×14/（650×100）=2.3层，

考虑到接头部位的强度损失，选Z=4。

3.4主要部件选型设计

（1）皮带：挡边带带宽B=650mm，挡边高度h=120mm，隔板间距ts=252mm，基带层数Z=4，上胶厚4.5mm，下胶厚1.5mm，加强层厚3mm，型号为EP100-B650*4*（4.5+3+1.5）。

（2）驱动装置：电机Y132M-4，功率7.5kW；减速机DCY160-40（考虑到今后扩产扩能，将电机功率加大，现场供货型号为Y200L-4和DCY224-40）。

（3）主要滚筒：传动滚筒直径选D1=500mm，改向滚筒直径选D2=400mm。

（4）改向压轮：传统的阶梯状改向压轮大轮与小轮为一体式，转速相同，线速度不一致。大轮线速度大，小轮线速度小，导致小轮上的挡边在运行过程中受到拉力从而加速挡边磨损。经改进设计，大轮与小轮采用分体式，即将大轮与小轮分开，并在小轮内部设计安装一组轴承，与大轮产生相对转动，消除拖带磨损现象［5］，如图3所示。改向压轮大轮选直径D3=500mm，小轮选直径D4=260mm。

图3　改向压轮

（5）托辊：上、下普通托辊选用平行上托辊TD2C2和平行下托辊TD2C3；缓冲段托辊采用TD2C2托辊改进的橡胶缓冲辊子；水平段增设了挡辊，防止胶带跑偏；回程段增设了复式下托辊，增大胶带的有效支承面积，同时减小了挡边与下托辊辊子的摩擦，延长了下托辊的使用寿命。

（6）清扫装置：由于输送带上有横隔板，普通刮板式的清扫器已不能采用，必须用接触输送带内面的清扫器。因此，在头部回程胶带上配置了自主设计的无动力拍打清扫器，安装简单，对胶带磨损较小，自身使用寿命长，清扫效果明显；尾部回程段设置了标准空段清扫器TD2E0。

（7）其余部件：头架、尾架、驱动架、支腿、漏斗、护罩以及保护装置等均参照TD75型或DTII型标准固定式带式输送机设计手册选用［6］，如图4所示。

图4　输送机总图

4 存在的问题与解决措施

4.1回程皮带掉带现象

在设备安装调试阶段，皮带跑偏后，回程皮带容易在改向压轮处掉落，导致设备无法开机运转进行调试。从图5中不难看出，当波状挡边皮带向一侧跑偏后，皮带会掉落至改向压轮的两个小轮中间，从而导致设备不得不停机。为了消除这一现象，在改向压轮后方增设一组由复式下托辊和平行托辊组成的托带装置同时托住波状挡边皮带的基带和挡边，如图6所示。经过此次改进，有效地解决了掉带现象，为设备的正常调试提供了保障。

4.2皮带跑偏现象

胶带跑偏是带式输送机运转过程中一种常见的故障。对于大倾角波状挡边式带式输送机，如不及时调整，长时间的跑偏运行不仅使胶带基带边缘磨损严重，复式下托辊与波状挡边也会产生干涉，从而引起波状挡边的磨损，导致胶带撕裂和刮损等突发性事故。

在本次设备安装调试结束后，皮带机空运转能正常运行。但是带料运行后，皮带出现了跑偏现象。结合多年的普通带式输送机生产实践经验和跑偏规律，我们分析认为跑偏现象是由于落料点受冲击力大、物料落料不均所引起。经现场查看，该输送机的落料溜槽中心与输送机中心存在偏差，导致物料落在波状挡边皮带的一侧。为了消除落料溜槽中心与输送机中心因安装误差引起的偏差，在原标准导料槽的基础上进行改进，改制了有合理导向角度的V型导料槽，在普通喇叭口导料槽的基础上增加V型导向顶板，使物料流均匀的分布在挡边带中部，避免了撒料现象和由于物料流引起的皮带机跑偏因素，同时导向顶板起到了一定的缓冲物料作用，减轻了物料对皮带的损伤。通过改进，有效地解决了由于落料引起的跑偏现象，延长了胶带的使用寿命，为用户节省生产成本。

图5　改向压轮与回程波状挡边皮带

图6　托带装置

5 结语

通过金德铅业的大倾角波状挡边带式输送机项目工程的实施，可以总结出其优势是结构简单、运行平稳、输送倾角大，占地面积少、维护量小、维修方便、一般能节约投资费用约20%～30%，取得良好的综合经济效益。金德铅业该条带式输送机提升高度达20.6m，如采用普通带式输送机，按许用倾角16°输送，则水平机长约需80m。采用本设计的大倾角波状挡边带式输送机方案，水平机长仅有34.4m，水平机长缩短了一半以上，为用户节约了成本，具有推广和应用价值。

［1］金丰民. 带式输送机实用技术［M］. 北京:冶金工业出版社， 2012:2-6.

［2］王引生. DTII（A）型带式输送机设计手册（第2版）［M］. 北京:冶金工业出版社， 2013:643-644.

［3］GB/T10595-2009， 带式输送机［S］.

［4］《运输机械设计选用手册》编辑委员会. 运输机械设计选用手册（上）［M］. 北京:化学工业出版社， 1999:653-658.

［5］王树青. 大倾角波状挡边带式输送机的使用实践［J］. 煤矿机电，2001（4）:41-42.

［6］机械工业部北京起重运输机械研究所. DTII型固定式带式输送机设计选用手册［M］. 北京:冶金工业出版社， 1994:128-164.

Design and Application of Large Inclination Corrugated Sidewall Belt Conveyor

LI Huan-liang
（Education Training Center of Jiangxi Copper Corporation， Guixi 335421， Jiangxi， China）

Large inclination corrugated sidewall belt conveyor in our country is a new kind of belt conveyor. For a period of time，a number of domestic and foreign research institutions and manufacturers were committed to research， develop and manufacture large inclination corrugated sidewall belt conveyor， China also had widely utilization in various fields， and thedomestic market had bright development prospects. But the large inclination corrugated sidewall belt conveyor was rarely used in our corporation. Combined with the project of large inclination corrugated sidewall belt conveyor in JCC Jinde Lead Company Limited， the applications of large inclination corrugated sidewall belt conveyor was introduced， and designcalculation， component select and structure design optimization was made for large inclination corrugated sidewall belt conveyor.

largeinclination；corrugated sidewall；belt conveyor；application；design；select component；improve

TH222

A

1009-3842（2016）03-0094-05

2016-04-19

李欢良（1982-），男，湖南桃江人，机械工程师，主要从事带式输送机的生产设计与技术管理等工作。E-mail:jxccyj@163.com