带式输送机基本计算.docx
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带式输送机基本计算
带式输送机基本计算
带式输送机生产率计算
生产率(输送量)是带式输送机的最基本的参数之一,是设计的主要依据。
定义:
所谓生产率是指单位时间内输送物料的数量:
「容积生产率单位"%;
分彳
I质量生产率单位*%或%;
生产率主要取决于与两个因素:
a.承载构建单位长度上的物料重量g物
b.承载构建的运动速度V
生产率计算通式:
©=需納"=网肿(%〉
伽的计算:
严料的种类有关(堆积密度r);鏑与:
5
I输送的方式有关(连续、定量、单件);
对带式输送机而言物料的输送为连续流,贝IJ:
g物=1000平=1000八r(%)
式中:
「物料堆积密度%“
F•物料横截而积/沪。
其中:
物料最大的横截而积为:
F=F,+F,
人-上而弓形而截;
厶-下而近似梯形而截。
耳=[/3+(h-/3)cosa]2
Usina
2
2
式中:
b-运输带可用宽度,加,可按以下原则取值:
B<2m,Z?
=0.95-0.05/?
?
;
B>2m日寸,b=B-0.25/n;
人-等长三托银(中间托车昆)长度,加;对于一斧昆或二斧昆的托斧昆组,则人":
0-物料的动堆积角,可查表,度:
槽角,度。
F值也可查表。
生产率的计算:
eif=3.6F.V^-r(%)
式中:
—带速,%;
k-倾角系数,倾斜布置输送机引起物料截面积折减系数,按下式计算或者查表。
式中:
人-上部物料耳的减小系数。
k_Icos25-cos,cp
iql-cos2(P
其中:
5-输送机倾角、度。
带宽的确定:
己知生产率,可由能下式计算所需的物料横截而积尸。
根据尸查表得所需带宽,对于输送大块散体物料的输送机,还需满足下式要求:
8>2a+200
式中:
功率的计算:
可以由给定的生产率来计算(概算);
或者由驱动滚筒的牵引力(圆周力)来计算。
根据生产率来计算:
a・做垂直输送时(做有效功):
102〃偷3600367•〃辂
(KW)
1側=102如%
b.水平输送时:
由于物料不提升,故所需功率主要是用来克服运行时的摩擦阻力(有害功)。
式中:
w-运行阻力
其中阻力系数
故:
则:
q物=3.6V
367〃输
(KW)
c.倾斜输送时:
此时轴功率为a和b两项之和
・co
电机功率计算:
由轴功率可计算电机功率,
N电=^-K
〃传
式中:
K-满载启动系数,
一般取K=1.3〜1.7(功率备用系数),根据驱动滚筒上的牵引力及带
速来计算:
(KW)
则:
式中:
V-带速,1%;
P-牵引力,kg,等于线路上的阻力之和。
由N电选电机。
电机超载系数的校核(校验):
M额定
式中:
[切-电机允许的超载系数,可由电机产品目录中查得,一般为2.0〜2.5:
M额定-电机额定力矩,由电机产品目录中查得,是由电机本身的结构决定的。
Mmax-电机轴的最大启动力矩,是有外载决定的,其中包括:
Mm严M协+M帥+M转愤
_P・D筒,(Q物+q带)L+q^-LV1.15[GDpu电
21〃传〃传2it375t
式中:
厶-输送机长度,加;
卜驱动装置的传动比;
"传-驱动装置的效率;
t-启动时间,一般取r=2〜5$(可控制启制动,40、60、120s)
计电机转速,久z
D筒-驱动滚筒的直径:
[GD]'高速轴上所有旋转质量(转子、联轴接、制动轮等)的转动惯量:
1.15-考虑其它轴上的旋转质量对驱动轴所产生的惯性力矩的折算系数;
q带-输送带单位长度的质量,%
运行阻力的计算:
目的:
1)求输送带的最大张力Smax:
2)选输送带;
3)求牵引力、求功率选电机。
a)直线段的阻力:
直线段:
3—1、4'一53-6、6'—1、1'一2、2-3*:
b)曲线段:
3—3'、4—4'、5—5'、1—T、2—2‘;
c)局部阻力:
装载及卸载阻力、清扫器阻力、托辘前倾阻力等。
上述三种阻力的总和等于驱动装置的牵引力,我们主要讨论直线段阻力和曲线段阻,关于局部阻力手册[DTU(A)型]中有阐述。
直线段阻力:
在输送机线路布置的倾斜区段截取一直线段ab=La为分离体进行分析研究:
a)当输送带在支承托板上滑动时
向上运行时:
Sa=Sh+o)Laqcosp+L(『qsin0
S“-Sb=coL^coSp+L“qsin0
=coLq+qH
=q(a)L+H)
向下运行时:
sa-Sh=q{a)L-H)
其中运行阻力系数co=f
I输送带对张过的本质(或纤维质)支承滑板:
/=0.4〜0.7
当然目前有一种无摩擦(即少摩擦)材料支承滑板,则摩擦系数/'就更小了。
b)当输送带在支承托槻上滚动时:
向下输送时:
Sd-Sb=(Q物+q带+9托)力•厶一(q物+伽)H
式中:
Q厂该直线段实际长度,加;
L、H分别为水平投影长度和垂直高度差,山:
0-倾角,度;
q物-单位长度上物料重量,%
q.帶-单位长度上输送带重量,%
q托-单位长度上托车昆旋转部分的重量,咒;
托斧昆的运动阻力系数
由于形成托车昆运动阻力的原因较复杂,因此Q—般用实验方法确定(可查表)。
当釆用滑动轴承时,一般力滑~(2~3)0
通过分析对直线段运动阻力和张力可写出下列通式:
J阻力:
W=q(coL±H)
L张力:
s.=s-+w
结论:
1)运行阻力W向上输送时加向下输送时减H;
2)运行阻力W之大小与»(张力)无关,只与至于线载荷g及线路布置有关(厶、H);
3)运动阻力系数Q与支承的结构形式有关:
4)线路中任一点的张力,等于运动方向前一点张力S-加上两点之间的运行阻力W。
曲线段阻力:
牵引构建(输送带)绕在改向滚筒上的运行阻力:
此时运行阻力由两部分组成:
r轴颈的摩擦阻力
I牵引构件(输送带)的僵性阻力
轴颈的摩擦阻力:
因为叱•字=砒字
所以叱=从4血>
%
式中:
D筒-滚筒直径;
d轴-滚筒轴直径;
"厂轴颈摩擦系数
「滑动支承时,“严0.1〜0.15
I滚动支承时,“严0.02〜0.03
而N(正压力)应等于S入、S出及改向滚筒重量的几何和,但是一般情况下滚筒的重量(特别是焊接滚筒)与输送带的张力相比是很小的,因此为了简化计算可忽略滚筒的重量。
又因为S入与S出相差很小,通常在3%〜6%,很少达到10%。
则:
N=(S入+S岀)sin#a2S入・sin#
将N代入轴颈摩擦阻力吧中,得:
a
叱=2S「sin—・a上
2厂%
僵性阻力也就是抗变形的能力,其情况与钢丝绳的佃性例同,一般用试验方法确定,并用
经验公式表示:
W严欽S入+S出人2S入§
其中《-僵性阻力系数,其值是根据牵引构件的型式和尺寸以及导向滑轮或滚筒的直径而定。
输送带的僵性阻力系数之推荐公式:
式中:
5-输送带厚度
D筒-滚筒直径
I山线段改向滚动上运行阻力则为:
%=叫+吧=2S入勒・sm¥+2S入话
U筒2
=S入(2〃]—sill彳+)
=力曲•S入
其中:
⑰厂曲线段运动阻力系数
0曲一般在0.02-0.08之间,可查表。
W曲为绕岀端张力增大部分,且与S入成正比,
故:
S严入+W曲
=(1+叫h)S
其中:
c-为张力增大系数
C=(1+®G=泡>1的系数
s入
当包角为90°时,C=1.02〜1.03;当包角为180°时,C=1.03〜1.04;也可查表。
输送带绕过驱动滚筒时的运动阻力
此时绕入端与绕出端张力必须满足欧拉公式:
S入十・S出
此时只考虑其僵性阻力,而不考虑轴颈的摩擦阻力,摩擦阻力在电机效率中计。
僵性阻力为:
=歹(S入+S出)
而牵引力(圆周力)P为:
P=S入-S岀=%+%但由于歹值很小,则個性阻力与w总比较小
得多,故有时不考虑w忸。
则:
P=S入-S/W总
输送带绕过导向托丰昆组时的运动阻力
取一个托丰昆来分析研究,在该托槻上所作
用的正压力为:
oC
A7V=2S\・sin—入2
...包角/很小,竺就很小
2
故:
・刃刃
S111—◎—
22
因此:
^=7.S\—=S\ay
对于〃个托辘,则总的正压力:
N=n・△”=〃・S入・刃
而
:
.N=S入・a
则曲线段运动阻力:
W曲=Ns曲曲
S出恋入+叫严S入+S入•血曲
5(1+叫)=c・s入
式中:
C=1+ae曲
综上所述:
改向处之曲线段运动阻力及其张力通式:
j阻力:
W曲P曲S入
[张力:
slft=c.sA
式中:
C-张力增大系数,与包角、轴承型式、牵引构件型式等有关,可查表。
结论:
a)曲线段阻力与绕入点张力S入大小有关,二者成比例入);
b)己知绕入点张力,即可求得绕出点的张力S;u=C・S入;
c)驱动滚筒处之S入与S出之间关系,不能用下式计算:
S;”=C・S入,而是符合欧拉公式。
牵引构件(输送带)张力的计算
张力计算的目的:
通过张力计算:
a)求得线路最大张力;
b)由最大张力选取输送带并验算其强度;
c)求牵引力及功率。
逐点轮廓计算法:
输送带在输送机线路中,任一点的张力等于前一点的张力加上这两点间区段的运动阻力,如计算相邻两点的张力应用的计算通式:
R=Si土叱(直线段)
b=cs-(曲线段)
下而以图示的带式输送机系统为例来分析讨论:
e、q分别为承载及无载分支的运动阻力系数;
Cpc,、c“q分别为相应曲线区段的张力增大系数,并且设驱动装置在头部,
张紧装置设在尾部(重锤式),线路中任一点(1点)的张力y为己知。
试求:
驱动装置(滚筒上)绕入点(4点)的张力»?
求张力的步骤:
a)先确定线路中的各典型点,即直线区段与曲线区段的交接点,如:
l、r、2、2、33、44点
等;
b)再由己知点(假设1点)的张力(SJ开始依次按轮廓的各点求出相应点的张力:
c)最后求得所需要点的张力。
根据给出的线路图,由己知条件逐点进行张力计算:
s严cs
S2=S],+W2W2=(ty0L2—H2)
sr=C2S2=C2(Sr+WJ=C2(C1Sl+W2)=gS|+c此
s3=s2.+w.=g•c2st+c2w2+
W3=q(皿3+H3)
sy=C3•S3=•c?
•C3•S]+q•C3•咒+c3w3
s4=s\+w4=C]•c?
•c3s1+c2c.w2+c3w3+w4
W4=q(coL4+HJ
S$=S]-叱=S]-9o(5厶-HJ
w】厶一G)
pS4=
IS4.=s出
故牵引力(即圆周力)为:
P=S入-3岀=S〈-S*
注意:
a)求申点张力时,不能釆用S严CS-关系式,因为在驱动滚筒处S入和S岀是符合欧拉公
式的,即:
S入“出•严
4’点的张力S$可由1点的张力逆时针方向來进行计算:
S厂/-比
b)驱动滚简位置改变时,各点的张力也随之变化,假定驱动装置设在1处,且$4,为己知,
则此时计算顺序应从4.点按逆时针顺序直至求得Sr,再从4,点按顺时针求得S]。
小结:
a)釆用“逐点张力轮廓计算法”求输送带各点张力时,必须从线路中某一点(或己知点张力)开始;
b)根据驱动装置位置确定顺时针或逆时针进行计算;
c)驱动装置位置不同直接影响线路中个点张力大小,一般是从输送带的最小张力点开始计算。
最小张力:
确定最小张力的目的:
1.防止输送带发生过大的垂度;
2.保证驱动装置正常工作;
3•保证工作构件的稳定性等。
「最小静张力
分彳
I最小工作张力
最小静张力一一指输送机安装后不运转时,输送带所承受的预张力,它在整个线路中的各点其张力是相等的。
最小静张力值是根据:
1.操作经验;
2.工作条件;
3.线路布置(厶、H);
4.输送量及物料堆积密度等而定。
最小工作张力一一指输送机保证正常工作时,输送带的最小张力值,它在整个线路中不同情况的各点其张力大小是不相等的。
输送机工作时,输送带上任一点的张力值均不得小于最小静张力值。
(SHmin'S^min)
最小工作张力的确定:
可按下列三种情况确定:
1)为了避免打滑,S入与S出两者之间应满足欧拉公式:
则P=S入一s出ns岀(严_1)
2)两个支承托辗间牵引构件的垂度不超过许用垂度来确定:
在输送带自重和物料重量的作用下,输送带在支承托银间要产生下垂。
当托银间距相同时,输送带产生最大下垂度的地方应该在牵引构件张力最小处。
因此,为了使输送带的最大垂K/max不超过允许的值(0。
%),就必须保证输送带的最小张力不小于某一定值,一般是考虑承
载分支。
见图。
为了简化计算,把ABih线按直线来考虑(因支承间的曲线长度与线段的长度相差无几),其上作用均布的线载荷:
在均布载荷作用下,输送带产生悬垂,取一下段oc来讨论:
原点为0
横坐标x
纵坐标
在所取0C线段的两端之张力分别为:
Smni
和S’
根据力的平衡条件得:
JZy=0Sxsina=qgxcosp①
v=0Sxcos•X
用②式除以①式得:
兰厶込COS0cosaSmm
即tga=•cos0
Smm
十dy
IWtgC(=—
dx
.•羊=座.心0
axSnmi
dy=W・cos/7・dx
Smm
积分得:
y=JW・cos0・dx
Smui
=Z・cos0Jxdx
Smui
由初始条件确定积分常数c
当x=o.y=0时,则C=0
当“乡时,即在支点人处
gq4
贝Ijy=?
—・COS0
2Smui
实际上此时y为支点A处的纵坐标y值,而在数值上等于原点0处的最大垂度值,=/max
/max-~一般取―的l%=0.01
其最小张力值为:
Smm>人"°•cos0
当线路上(承载分支)的最小张力小于由上述公式所决定的张力Smin值时,则必须取承载分支上的张力最小的那一点之张力等于(或大于)Smin,再重新计算线路上各点之张力。
通过对线路各点的张力计算,便可求出整个线路的最大张力Smax(-般为驱动滚筒绕入点之张力),由最大张力可进行输送带强度校核:
Smnx-稳定工况下输送带最大张力,N;
b-纵向拉断强度;%加.层;
"-稳定工况,静安全系数;棉〃=8〜9;尼龙、聚酯”=10〜12
S.n
钢绳芯带:
Gx>^^~
G.厂纵向拉伸强度;
a-■般取〃=7~9
小结:
1当己给出Smrn时,则用来校验线路上的最小静张力和最小工作张力是否大于己知值
(Smm),否则需提高静张力;
2如果没有给出,可利用上述公式求得,再由此点张力开始求其它点张力;
3对靠摩擦驱动的输送机,一般用保证不打滑的条件来验算,或者反之。
牵引构件张力图解
当知道最小张力点的位置及大小时,并且知道各区段的运行阻力,就可采用逐点张力计算法求得输送带上任一点的张力。
1.驱动装置位置:
驱动装置位置不同时,各点之张力值是不同的(变化的),因此对带强、功率、张紧力
等均产生影响。
总之对整机的尺寸和成本影响很大。
以一台水平输送机为例:
当已知:
一一有载分支
C=l・05
L一一输送长度,单位m,其余如图。
1驱动装置在A处时
=200
S’=S]+VV2=350
53=CS2=368
54=S3+W1=1168
线路中最大张力:
Smax=»=S入=1168
牵引力:
p=5,-5^1168-200=968张紧力:
G^S2+S3=350+368=718作用于结构架上载荷(A处:
S»+S]=1368
F处:
S2+S3=718
2驱动装置在〃处时,
S].=200
S“=Sr+叱=1000
Sy=CS2.=1050
<
LS4.=S3,+W2=1200
线路中最大张力:
^max=s4.=SA.=1200
牵引力:
p»=s4.-Sv=1200-200=1000
张紧力:
S2.+S3.=1000+1050=2050
作用于结构架上载荷(B处:
S4.+Sr=1200+200=1400
A处:
Sy+Sy=1000+1050=2050
比较两种方案:
最大张力:
s4.>s4
牵引力:
p〉p
张紧力:
G>G(GQ2.9G)
结构架所受载荷『4处:
2050>1360
处:
1400>718
由上述比较,显然驱动装置位置在4处比在B处有利。
驱动装置最合理位置考虑的原则:
1最大张力Sm据最小的地方;
2总的运行阻力W总最小的地方;
3张紧力最小的地方;
4结构所受载荷最小的地方。
由上而分析可知:
一般驱动装置设在
1运行阻力最大区段的后而,即卸载点附近最为有利,是拉拽而不是推动;
2对倾斜输送机,应放在上端。
2.张力图解:
对线路布置比较复杂的输送机,为了选择最合理的驱动装置的位置,就必须对线路各点张力进行多次计算,反复比较后确定其驱动装置的位置。
为了简化这种计算,同时能直观的“了解张力的变化情况”,使得其变化一目了然,所以可采用张力图解。
/横坐标表示输送线路各段长度;\
用〈纵坐标表示输送带张力大小(各点)/取一定比例尺,如1厘米代表/m
\kg
前而讨论的水平输送机为例,
求各点张力:
求张力时一般是要知道线路中某一点的张力,从而可求得线路中任一点的张力。
而对带式输送机,即使不知道,也可以利用最小张力的概念来求得。
如,S|-一-是线路中绕出点张力,且是最小张力点,按张力逐点轮廓计算法,沿运
动方向来计算:
则:
S广+w广S」+15°
S3=CS2=1.05(S]+150)其中C=l.05
S4=S3+%二1.05(,+150)+800二1.05S]+957.5
(1)
根据欧拉公式:
二=£"°其中“=0.3,a=180°严=3.01->查表p24表3-13欧拉系数
S4=3.0^
(2)
(1)和
(2)公式联立求解得:
S]=488・5
S2=638.5
S3=670.43
S4=1470.63
确定比例尺:
lcm分别代表t、kg和u.m
画岀横坐标和纵坐标
当驱动装置位于B处时,可用简化的方法,通过将横坐标平移(向上或向下)相应的距离,使其最小张力值不小于一定的值。
通过応做III平行横坐标并交于忑,且使线路上各点不小于505kg.
S3,=505kg是由联立求解得出:
1.05(53,+800)+150=5,,
1.055r+990=S2.
而S2.=epaSy=3.OIS3,
故1.05Sy+990=3.01Sy
Sy=505kg
由此可知:
lSiS’SsSqd所包围的图形即为驱动装置设在A处时的张力图解。
而/S3.54Sr52.n所包围的
图形即为驱动装置设在B处时的张力图解。
根据上述图解可进行各项数据比较,便可确定合理的驱动装置位置。
校核工作分支最小张力:
由图解可知:
在A处:
$心严为=1470.63耳
S/imm=S]=488.5kg
PA=982.13灯
张紧力^52+S3=1308.93^
结构载荷:
A处+S4=488.5+1470.63=1959.13kg
B处S’+S3=1308.93Rg
在B处:
5fimax=S2.=1528.73^
S/Jmin=S3'=505kg
张紧力〜s4.+Sr=965.63+1039.16=2004.79kg
结构载荷:
A处S「+S$=2004.79Rg
B处S2.+Sy=1528.73+505=2033.73kg
PB=S2.-Sy=1528.73-505=1023J3kg
结论:
驱动装置在A处有利。
多滚筒传动的各滚筒的驱动力分配
以三个滚筒驱动为例,当输送机中间设置传动滚时,其关系也类似。
图中①②③以及片、P,、4分别表示三个滚筒及三个驱动滚筒驱动力。
备驱动滚筒驱动力的配比要考虑:
1.各传动滚简传递驱动力之能力;2.电动机功率与数量的分配,配比应为整数,以便分配电机;3•输送带的张紧力(初张力)。
直接考虑三个驱滚动滚筒情况较复杂,故分别考虑头部两个和头尾各一个的情况。
实际上为了解决头尾传动滚筒的功率分配关系,可以将头部的两个传动滚筒简化为一个滚筒。
一、头部双滚筒传动情况
如图各传动滚筒上传递驱动力的关系可根据下式得到:
P=PZ
式中匚品一一分别为第一及第二传动滚筒的备用系数,一般取歹=1・3〜1.5;
勺,6一—分别为第一及第二传动滚筒的备用包和:
所吩
故两转动滚筒驱动力之比为
_(护4—1)(严4—1+冬)勺(严—1)
当ai=a2=a,勺=良=1时,
则P二:
(宀-1)
二、头尾双滚筒传动的情况
如图,各传动滚筒上传递的驱动力之关系,可根据下式得到
(b)
人2=G
从而片胡,(严二1—G(严一1+G
则传动滚筒1和3之驱动力比为:
(严一1)
駅严-1)
[1七](严_1+即(严_1)
由式(a)和式(b)可得:
当ai=a2=29勺=免=1时,则
1
[1一你。
]严