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1、http:/ - 1 -大型带式输送机系统设计 董大仟1 何青1 杜冬梅2 刘天军3 贾兰辉1 1. 电站设备状态监测与控制教育部重点实验室, 华北电力大学, 北京(102206) 2. 计算机科学与技术系, 华北电力大学, 北京(102206) 3. 中国华电工程(集团)有限公司, 北京(100044) email: 摘 要：大型带式输送机具有长距离、大运量、多驱动等许多优点，正在电力、矿山、港口 等许多行业得到推广应用。 我国在大型带式输送机的设计、 运行与维护等方面还处于起步阶 段。因此，对大型带式输送机的设计理论与方法、运行与维护技术等方面进行深入分析研究 十分必要。目前，我国带式输送
2、机设计标准采用的是 ISO 标准，一些参数难以满足大型带 式输送机的设计要求。 而国际上， 大型带式输送机设计主要采用美国 CEMA标准和德国 DIN 标准等。 CEMA标准和 DIN 标准均采用当今最先进的设计理论和技术， 在此方面已高于 ISO 标准，能够满足当前对大型带式输送机设计的需要。本文分析比较了 ISO 标准与 CEMA标 准技术差异，并采用 CEMA 标准对某大型带式输送机进行了设计分析，给出了该输送机主 要设计参数及其计算方法。 关键词：大型带式输送机，CEMA标准，设计 1引言 近年来，带式输送机有了很大的发展，具有长距离、大运量、多驱动等特点的大型带式输送机是主要的发展趋
3、势，其在国内电力、矿山、煤炭、港口等行业得到推广应用。国内带式输送机设计机型经历了从TD75型1到DTII型2和DTII(A)型3，这些机型均执行国家标准GB/T17119- 1997 idt ISO5048:1989连续搬运设备 带承载托辊的带式输送机 运行功率和张力的计算；国外带式输送机设计标准有美国的CEMA(Conveyor Equipment Manufacturers Association)标准4，德国的DIN标准等，CEMA标准的设计计算方法与国标差别较大。本文分析比较了ISO标准与CEMA标准技术差异，并采用CEMA标准对运量达6000t/h的某大型带式输送机进行了设计分析，
4、 给出该输送机主要设计参数及其计算方法， 为大型带式输送机设计和使用提供参考。 2国标与 CEMA 标准设计参数比较与分析 带式输送机的设计计算包含许多参数，下面就几种主要参数进行比较与分析。 2.1 带宽 国外在大带宽方面已有成功的应用，而国标可应用的最大带宽为 1400mm。带宽系列比较如表 1 所示。表 1 括号中的带宽系列文献23均未提供相应的托辊、滚筒型谱。 表 1 带宽系列比较 标 准 带 宽 国标(mm) (400) 500 650 800 1000 1200 1400 (1600) (1800) (2000) (2200) (2400) CEMA(in) 18 24 30 36
5、 42 48 54 60 72 84 96 http:/ - 2 -2.2 托辊 托辊的选择包括托辊直径和托辊槽角两部分。 托辊直径的选择受三个条件的限制： 作业类型、输送物料的特性和带速，如表 2 所示。相同的情况是：根据棍子直径和承载能力，托辊棍子分为轻、 中、 重型三种， 不同的是中国标准托辊槽角只有两种， 可选择的余地较 CEMA标准小。 表 2 托辊系列比较 标 准 托 辊 直 径 承载托辊槽角 国标(mm) 63.5 76 89 108 133 159 194 219 35 45 CEMA(in) 4 5 6 7 20 35 45 2.3 输送带张力计算3- 4 在国标中，输送机的
6、主要阻力 FH是物料及输送带移动和承载分支及回程托辊旋转所产生阻力的总和，可用下式计算 ) 1(cos)2(GBRUROHqqqqfLgF+= 式中， f模拟摩擦系数，根据工作条件和制造安装水平决定，一般可按表 3 选取 L输送机长度（头尾滚筒中心距） ，m g重力加速度，取 9.81m/s2 qRO承载分支托辊组每米长度旋转部分重量，kg/m qRU回程分支托辊组每米长度旋转部分重量，kg/m qB每米长度输送带质量，kg/m qG每米长度输送物料质量，kg/m 输送机倾角，() 在 CEMA标准中， 摩擦阻力系数分为托辊摩擦阻力系数 Kx和输送带和负荷越过托辊时的挠曲力系数 Ky )2()
7、(068. 0 ii mbxSAWWK+= ) 3(1010)(24BAWWKmby+=式中，Wb单位长度输送带重量，磅/英尺 Wm单位长度上的物料重量，磅/英尺 Si托辊间距，英尺 Ai见表3，与托辊类型和直径有关 表3 Ai值 托辊类型与直径 Ai CEMA C6, D6 1.5 CEMA B5, C5, D5 1.8 CEMA B4, C4 2.3 CEMA E7 2.4 CEMA E6 2.8 A,B见表4 http:/ - 3 -表 4 用于公式(3)中的 A 和 B 的值 托 辊 间 距（英尺） 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 输送带平 均张力(磅) A B A B A B
8、 A B A B 1,000 2.150 1.565 2.1955 1.925 2.200 2.250 2.2062 2.584 2.1750 2.910 2,000 1.8471 1.345 1.6647 1.744 1.6156 1.982 1.5643 2.197 1.5429 2.331 3,000 1.6286 1.237 1.4667 1.593 1.4325 1.799 1.4194 1.991 1.4719 2.091 4,000 1.4625 1.164 1.3520 1.465 1.3295 1.659 1.3250 1.825 1.3850 1.938 5,000 1.2
9、828 1.122 1.1926 1.381 1.1808 1.559 1.1812 1.714 1.2283 1.839 6,000 1.1379 1.076 1.0741 1.318 1.0625 1.472 1.0661 1.627 1.0962 1.761 7,000 1.0069 1.039 0.9448 1.256 0.9554 1.404 0.9786 1.549 1.0393 1.657 8,000 0.9172 0.998 0.8552 1.194 0.8643 1.337 0.8875 1.472 0.9589 1.583 9,000 0.8207 0.958 0.8000
10、 1.120 0.7893 1.272 0.8339 1.388 0.8911 1.507 10,000 0.7241 0.918 0.7362 1.066 0.7196 1.216 0.7821 1.314 0.8268 1.430 11,000 0.6483 0.885 0.6638 1.024 0.6643 1.167 0.7375 1.238 0.7768 1.340 12,000 0.5828 0.842 0.5828 0.992 0.6232 1.100 0.6750 1.180 0.7411 1.242 13,000 0.5207 0.798 0.5241 0.938 0.573
11、2 1.040 0.6179 1.116 0.6821 1.169 14,000 0.4690 0.763 0.4810 0.897 0.5214 0.996 0.5571 1.069 0.6089 1.123 15,000 0.4172 0.718 0.4431 0.841 0.4732 0.935 0.5179 1.006 0.5607 1.063 16,000 0.3724 0.663 0.3966 0.780 0.4232 0.875 0.4589 0.958 0.5054 1.009 注：当张力超过 16000 磅时，应采用 Ky的最小值 0.016 国标模拟摩擦系数f的推荐值如表5
12、所示， 说明如下： 模拟摩擦系数f包括托辊的旋转阻力和输送带的前进阻力，在广泛的一系列试验结果的基础上通常取0.020作为运行输送带的基本数值进行计算。对于固定的经过适当找正的输送机，如果托辊转动灵活，用来输送内摩擦小的物料，f值可降低约20%，即0.016；如果带式输送机找正不良，托辊又很差，输送的是内摩擦大的物料，其值可超过基本值约50%，即0.030。 用作模拟摩擦系数的基本值仅适用于正常找正过的带式输送机。 确切地说它适用于具有下列情况的输送机： (1) 实际输送能力为额定输送能力的70%到110%； (2) 输送内摩擦系数为中等的物料； (3) 输送机承载分支为三辊托辊； (4) 托
13、辊槽角为30； (5) 输送带速度约为5m/s； (6) 工作环境温度为20； 表 5 模拟摩擦系数(推荐值) 安装情况 工 作 条 件 f 工作环境良好，制造、安装良好，带速低，物料内摩擦 系数小 0.020 按标准设计、制造、调整好，物料内摩擦系数中等 0.022 水平、 向上倾斜 及向下倾斜的 电动工况 多尘、低温，过载、高带速、安装不良，托辊质量差， 物料内摩擦大 0.0230.03 向下倾斜 设计制造正常，处于发电工况时 0.0120.016 http:/ - 4 -(7) 采用迷宫式密封的108mm到159mm直径的托辊，同时输送带上分支(承载分支)托辊间距为1m到1.5m，输送带
14、下分支(回程分支)托辊间距约为3m。 可以看出，国标中的摩擦系数f与托辊间距、托辊直径、输送带张力无关，而CEMA标准中的摩擦系数与托辊间距、托辊直径和输送带张力有关，不同的托辊间距、托辊直径和输送带张力计算出的阻力差别很大，可见国标中的阻力计算如果f选择不当，计算结果误差会很大，实际上，若设计的输送机条件不满足国标中对f的规定，选择合适的f值难度较大。 3 设计实例 某港口输送带长 8985m，设计运量 6000t/h，采用多滚筒驱动。输送机布置侧形如图 1所示，主要设计技术参数及工作条件如表 6 所示。考虑输送机运行的最恶劣的工况，即冬季满载启动、运行、制动时，采用 CEMA标准，主要计算
15、结果如下。 表 6 主要设计技术参数及工作条件 参数名称 技术要求 运送物料名称 多品种煤炭 运送物料粒度 d300mm 运送物料密度 0.85t/m3 物料动堆积角 20 输送量 6000t/h 带速 v 5.6m/s 水平展开长度 L 8985.264m 提升高度 H 7.495m 环境温度 - 2035 (1) 托辊参数：托辊类型 CEMA E7；承载托辊槽角 45，回程托辊槽角 15；承载托辊间距 2 米，回程托辊间距 4 米； (2) 驱动滚筒处输送带驱入点与奔离点最大张力，见表 7； (3) 输送带选型： ST3150， 上下覆盖胶厚度分别为 8.0mm 和 6.0mm， 最小安全系数 5.47； (4) 驱动： 为了降低输送带张力， 采用多滚筒头尾驱动， 机头 31750kW， 机尾 1750kW； (5) 张紧：采用重力张紧，张紧力为 200kN； 图 1 某大型输送机布置侧形图 http:/ - 5 -(6) 滚筒：驱动滚筒直径 1300mm，改向滚筒直径 900mm。 表 7 驱动滚筒处输送带驱入点与奔离点张力 点 最大起动张力(kN) 最大运行张力(kN) 最大制动
