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M
分:
质量生产率单位kgh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q物
b.承载构建的运动速度V
生产率计算通式：
Qr需q物V=3.6q物V（%）
q物的计算:
料的种类有关（堆积密度r）；
q物与:
输送的方式有关（连续、定量、单件）；
q物=1000罕=1000F订
对带式输送机而言物料的输送为连续流，贝U：
（%）
式中：
r-物料堆积密度夕$3；
F-物料横截面积m2。
亠
其中：
物料最大的横截面积为:
F=Fi+F2
Fi-上面弓形面截;
F2-下面近似梯形面截。
Fi=【3+（b-打）cosaftg^
6
Fz^+Ucos训UsiJ
2r2」［2」式中：
b-运输带可用宽度，m，可按以下原则取值:
B<2m时，b=0.9B—0.05m；
B>2m时，b=B—0.25m；
9-物料的动堆积角，可查表，度;
a-槽角，度。
F值也可查表。
生产率的计算:
Q计=3.6FVk订（坯）式中:
V-带速，^S；
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:
ki-上部物料Fi的减小系数。
Jcos26-cos2甲
kr=』2
、1-cos④
其中：
6-输送机倾角、度。
带宽的确定:
已知生产率，可由能下式计算所需的物料横截面积
根据F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:
B>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）：
（KW）
,QH1000Q-H
轴"102*输3600"367E输
1KW=102kgmS
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）。
WV
N轴=—-
102口输
式中:
W-运行阻力
其中©-阻力系数
故:
（KW）
3671输
C.倾斜输送时:
此时轴功率为a和b两项之和
则:
3671输
367*输
（KW）
367^输
电机功率计算:
由轴功率可计算电机功率,
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:
102“输
（KW）
则:
（KW）
式中:
V-带速，mS；
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:
&L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:
Mmax=M静+M直惯+M转惯
PQ筒（q物+q带）L+q带丄D筒V1.15Gdfn电
+XX+
式中:
L-输送机长度，m；
i-驱动装置的传动比;
n传-驱动装置的效率;
40、60、120s）
t-启动时间，一般取t=2~5s（可控制启制动,
n电-电机转速，
D筒-驱动滚筒的直径;
Gd2-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，k%；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。
由下面输送机线路布置图可知，运行阻力可以分三种类型来讨论:
直线段：
3'~4、4'-5、5'—6、6'-1、1-2、2-3'；
b）
曲线段：
3-3'、4-4'、5-5、1-1'、2-2'；
C）
局部阻力：
装载及卸载阻力、清扫器阻力、托辊前倾阻力等。
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:
a）当输送带在支承托板上滑动时
向上运行时:
其中运行阻力系数①=f
输送带对钢质（或铸铁）的支承滑板：
f=0.35-0.6；
输送带对铇过的本质（或纤维质）支承滑板：
f=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f就更小了。
b）当输送带在支承托辊上滚动时:
向上输送时:
Sa-Sb（q物
+q带）LacosP啲+（q物+q带）LasinP+q托匕
+q带中q托闻cosP<^（q物+q带）sinP让a+q带+q托眉丄+（q物+q带）H
向下输送时:
Sa-Sb=（q物+q带+q托妙丄-（q物+q带）H
式中:
La-该直线段实际长度，m；
L、H分别为水平投影长度和垂直高度差,
P-倾角，度;
q物-单位长度上物料重量，%；
q带-单位长度上输送带重量，%；
q托-单位长度上托辊旋转部分的重量，k%；
O-托辊的运动阻力系数
由于形成托辊运动阻力的原因较复杂，因此⑷一般用实验方法确定（可查表）。
当采用滑动轴承时，一般0^滑-（2~3眉
通过分析对直线段运动阻力和张力可写出下列通式:
阻力：
W=q（©L±H）
张力：
Si=Si_i+W
结论：
1）运行阻力W向上输送时加H，向下输送时减H；
2）运行阻力W之大小与Si（张力）无关，只与至于线载荷q及线路布置有关（L、H）；
3）运动阻力系数⑷与支承的结构形式有关;
4）线路中任一点的张力Si等于运动方向前一点张力曲线段阻力:
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:
轴颈的摩擦阻力
轴颈的摩擦阻力:
Si4加上两点之间的运行阻力W。
所以W,轴
D
式中:
D筒-滚筒直径;
d轴-滚筒轴直径;
B-轴颈摩擦系数
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:
a
N=（S入+S出）si巧皿入摯
将N代入轴颈摩擦阻力Wi中，得:
…右D筒
僵性阻力（亦即刚性阻力）：
僵性阻力也就是抗变形的能力,
其情况与钢丝绳的僵性例同，一般用试验方法确定，并用经验公式表示:
W,=^（S入+S出小2S入匕
其中E-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:
对钢带：
t=—
D筒
式中:
6-输送带厚度
D筒-滚筒直径
曲线段改向滚动上运行阻力则为:
d轴a
W曲=Wi+W2=2S入-出——sin—+2S入上
D筒2
a（-1>sinr^）
其中:
⑷曲-曲线段运动阻力系数
…24盒sin2+2©
00曲一般在0.02-0.08之间，可查表。
W曲为绕出端张力增大部分，且与S入成正比,
故：
S出=Sn+W曲
+豹曲S入
-（1+曲）S入
其中：
C-为张力增大系数
S屮
C=（1十⑷曲）=——>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:
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:
W^=©（S入+S出）
而牵引力（圆周力）P为:
P=S入一S出=W^+W僵
但由于t值很小，则僵性阻力与W总比较小
得多，故有时不考虑W僵。
则曲线段运动阻力：
S出=Sn=S入+S入心©曲
式中:
C=1+叫
综上所述:
改向处之曲线段运动阻力及其张力通式:
张力：
S曲=C£入
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:
张力计算的目的:
通过张力计算:
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:
i±Wi（直线段）
F面以图示的带式输送机系统为例来分析讨论:
*1
q、q。
分别为承载及无载分支的线载荷;
⑷、⑷0分别为承载及无载分支的运动阻力系数;
Ci、C2、C3、C4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Si为已知。
试求：
驱动装置（滚筒上）绕入点（4点）的张力S4?
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，如口：
1、、2、2'、3、3'、4、4'点
等;
再由已知点（假设1点）的张力（Si）开始依次按轮廓的各点求出相应点的张力;
根据给出的线路图，由已知条件逐点进行张力计算:
S^=C1S1
S2'=C2S^=C2（S1'+W2）=C2（C1S1+W2）=C1C2S1+C2W2
S3=S2'+W^C1■C2S^+C2W^W3
W3=q（05L3+H3）
S3'=C3'S^—C1'C2'C3'S1C2'C3W2+C3W3
S^S'rw^C1C2C3S1+C2C3W2+C3W3+W4
W4=q（叫+H4）
S4,=$1-W1=5-q0（Q0L1-HJ
W1=q0（矶L1一H1）
S4=S入
S4'=S出
故牵引力（即圆周力）为:
P=S入一5出=S4—S4'
注意:
a）求4'点张力时，不能采用Si=CSi4关系式，因为在驱动滚筒处S入和S出是符合欧拉公
式的，即:
4'点的张力S4'可由1点的张力逆时针方向来进行计算:
S4'=S1—W1
b）驱动滚筒位置改变时，各点的张力也随之变化，假定驱动装置设在1处，且S4'为已知,
小结:
张力）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I最小工作张力
最小静张力----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（L、H）;
4.输送量及物料堆积密度等而定。
最小工作张力----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。
（S工min>s静min）
最小工作张力的确定:
可按下列三种情况确定:
2）
P=S入-S£>S出（e电-1）
两个支承托辊间牵引构件的垂度不超过许用垂度来确定:
载分支。
见图。
几），其上作用均布的线载荷:
q=q物+q带
用②式除以①式得:
积分得:
由初始条件确定积分常数C
当x=0,y=0时，贝uC=0
t
x=—时，即在支点A处
2
则y=2Smin
（J）2gq2.cosP
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y=fmax
2Smin
90SP
8Smin
max--—般取^0的1%=0.01
其最小张力值为:
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:
织物带：
B
Smax-稳定工况下输送带最大张力，N；
b-纵向拉断强度；%m”层；
n-稳定工况，静安全系数；棉n=8~9;尼龙、聚酯n=10~12
钢绳芯带：
Gx
Gx-纵向拉伸强度;
n-—般取n=7~9
小结:
当已给出Smin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已知值
（Smin）,否则需提高静张力；
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;
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:
19
有载分支
无载分支
C=1.05
L----输送长度,单位m其余如图。
①驱动装置在A处时
Sj=200
S2=S1+W2=350
S3=CS2—368
S^S3+W^1168
Wi=800kg
w2=150kg
邱=200
S2,=S1,+W=1000
S3^=CS2'=1050
S4'=S3'+W2=1200
线路中最大张力：
Smax=$4'=S入‘=1200
牵引力：
P'=S4'-Sf=1200-200=1000
张紧力：
G*S2'+S3'=1000+1050=2050
.A处：
S2'+S3'=1000+1050=2050
比较两种方案:
最大张力：
S4,>S4
牵引力：
P'>P
张紧力：
G'aG（G'上2.9G）
B处：
1400A718
由上述比较，显然驱动装置位置在A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Smax最小的地方;
总的运行阻力W总最小的地方;
张紧力最小的地方;
结构所受载荷最小的地方。
由上面分析可知:
一般驱动装置设在
①运行阻力最大区段的后面，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;
kg
前面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，Si----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：
S2=S1+W1=S1+150
S3=CS2=1.05（Si+150）其中C=1.05
（1）
S4-S3+W2=1.05（51+150）+800=1.05s1+957.5
根据欧拉公式：
S4=e^S1其中卩=0.3,a=180°e电=3.01-＞查表p24表3-13欧拉系数
S4=3.01S1
（1）和
（2）公式联立求解得:
S=488.5
S2=638.5$3=670.43
S4=1470.63
确定比例尺：
1cm分别代表t、kg和U、m画出横坐标和纵坐标
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3s3做III平行横坐标并交于2'S2,，且使线路上各点
不小于505kg.
S3,=505kg是由联立求解得出:
1.O5（S3'+800）+150=S2'
1.O5S3'+990
而S2'=e%3'=3.0侣3'
故1.05S3'+990=3.00
二S3'=505kg
由此可知:
1S1S2S3S44所包围的图形即为驱动装置设在A处时的张力图解。
而IS3'S4StS2'1I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:
Smidf^COsP
8fmax
由图解可知:
在A处:
SAmax=S4=1470.63kg
SAmin=S1=488.5kg
Pa=982.13kg
张紧力~S2+S3=1308.93kg
结构载荷：
A处Sj+S4=488.5+1470.63=1959.13kg
B处S2+S3=1308.93kg
在B处：
Sbmax=$2,=1528.73kg
SBmin=S3'=505kg
张紧力~S4'+6=965.63+1039.16=2004.79kg
结构载荷：
a处S1'+S4'=2004.79kg
B处S2'+S3,=1528.73+505=2033.73kg
PB7'—S3'=1528.73—505=1023.73kg
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。
hl
图中①②③以及P1、P2、P3分别表示三个滚筒及三个驱动滚筒驱动力。
各驱动滚筒驱动
力的配比要考虑:
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。
、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=Ti2（e甩-1）
T22（e矗-1）
P=Pi+P2
式中◎工2――分别为第一及第二传动滚筒的备用系数，一般取匕=1.3~1.5;
ss――分别为第一及第二传动滚筒的备用包角;
（e脸_1+E）
因为T12=T21=T22+B=T22——W——-
-2
所以P1=T22（eJ）（e
卜林-1+0）
r-2
故两转动滚筒驱动力之比为
_P_（e电-1）（e俶-1+匕2）i12=£=—词厂1—
TSP2Ep
T2"（?
^=（e甩-1）（i12+'1）
P=T22
（e甩-1）（e屉-1+J）+©（e俶-1）
当a1"2"，"仝2=1时,
则P可22@2电—1）
、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）
（e由1_1+匕）
从而T1^T12+P=「2-1丿
Ti2=Tii
（e电-1+q）
T32=Tii—W
则传动滚筒1和3之驱动力比为:
i13=——一
P3
（e甩-1）
T12©
（e甩-1+◎）
-Wo]
jT11（e甩-1）
（e俶-1）"［「1-Wo］（e
则上式为i13=
=kFOT11
[1-kF0]（e甩—1+q）（e眼—1）
由式（a）和式（b）可得:
12—
（1+V）（e电一1）
卢113
当％=口2=2,勺=匕3=1时，则
i13=
[1-kF0]e甩
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