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kg3；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：
Q计=3600q物⋅V=3.6q物⋅V（）1000
q物的计算：
物料的种类有关（堆积密度r）；
q物与：
输送的方式有关（连续、定量、单件）；
对带式输送机而言物料的输送为连续流，则：
q物=1000rFl=1000F⋅r（kg）l
式中：
r-物料堆积密度tm3；
F-物料横截面积m2。
其中：
物料最大的横截面积为：
F=F1+F2
F1-上面弓形面截；
F2-下面近似梯形面截。
F1=[l3+（b-l3）cosα]2tgϕ6
（b-l3）⎡⎤⎡（b-l3）⎤F2=⎢l3+cosα⎥⎢sinα⎥2⎣⎦⎣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；l3-等长三托辊（中间托辊）长度，m；对于一辊或二辊的托辊组，则l3=0；ϕ-物料的动堆积角，可查表，度；α-槽角，度。
F值也可查表。
生产率的计算：
Q计=3.6F⋅V⋅k⋅r（t）
式中：
V-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。
k=1-F1（1-k1）F
式中：
k1-上部物料F1的减小系数。
cos2δ-cos2ϕk1=1-cos2ϕ
其中：
δ-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F。
F=Q计
3.6Vkr
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≥2α+200
式中：
a-最大粒度，mm。
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）：
N轴=Q⋅H1000Q⋅H⋅=（KW）102η输3600367⋅η输
1KW=102kg⋅m
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）。
N轴=W⋅V102η输
式中：
W-运行阻力
W=q物⋅L水⋅ωq物=Q3.6V其中ω-阻力系数∴W=Q⋅L水⋅ω3.6V
故：
N轴=Q⋅L水⋅ω367η输（KW）
c．倾斜输送时：
此时轴功率为a和b两项之和
则：
N轴=Q⋅L水⋅ωQ⋅H+367η输367η输
QH+L水⋅ω）367η输（KW）=
电机功率计算：
由轴功率可计算电机功率，N电=N轴η传⋅K
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：
N轴=P⋅V102η输（KW）
则：
N电=KP⋅V102η传⋅η输（KW）
式中：
V-带速，；
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）：
Mmax≤[ϕ]M额定
式中：
[ϕ]-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P⋅D筒（q物+q带）L+q带⋅LD筒V1.15[GD]n电+⨯⨯+=2iη传η传2it375t2
式中：
L-输送机长度，m；i-驱动装置的传动比；η传-驱动装置的效率；t-启动时间，一般取t=2~5s（可控制启制动，40、60、120s）n电-电机转速，；D筒-驱动滚筒的直径；[GD]2-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，kg；
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：
a）直线段的阻力：
4'-5、5'-6、6'-1、1'-2、2-3'；直线段：
3'-4、
4-4'、5-5'、1-1'、2-2'；b）曲线段：
3-3'、
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[DTⅡ（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=Sb+ωLaqcosβ+Laqsinβ
Sa-Sb=ωLaqωSβ+Laqsinβ
=
ωLq+qH
=q（ωL+H）
向下运行时：
Sa-Sb=q（ωL-H）
其中运行阻力系数ω=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）Lacosβ⋅ω+（q物+q带）Lasinβ+q托⋅La⋅ω'≈（q物+q带+q托）ωcosβ⋅La+（q物+q带）sinβ⋅La=（q物+q带+q托）ω⋅L+（q物+q带）H
向下输送时：
Sa-Sb=（q物+q带+q托）ω⋅L-（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，m；β-倾角，度；q物-单位长度上物料重量，kg；
q带-单位长度上输送带重量，kg；q托-单位长度上托辊旋转部分的重量，kg；ω-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ω一般用实验方法确定（可查表）。
当采用滑动轴承时，一般ω滑≈（2~3）ω
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（ωL±H）
张力:
Si=Si-1+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ω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Si-1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：
轴颈的摩擦阻力
牵引构件（输送带）的僵性阻力
轴颈的摩擦阻力：
因为W1⋅D筒
2=Nμ1d轴2
所以W1=Nμ1d轴D筒
式中：
D筒-滚筒直径；d轴-滚筒轴直径；
μ1-轴颈摩擦系数
滑动支承时，μ1≈0.1~0.15
滚动支承时，μ1≈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出）sinα2≈2S入⋅sinα2
将N代入轴颈摩擦阻力W1中，得:
W1=2S入⋅sinα2⋅μ1d轴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：
W2=ξ（S入+S出）≈2S入ξ
其中ξ-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：
对胶带：
ξ=1.23δ
D筒1.3对钢带：
ξ=
式中：
δD筒δ-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：
W曲=W1+W2=2S入⋅μ1
d轴
D筒d轴D筒⋅sinα2+2S入⋅ξ=S入（2μ1sinα2+2ξ）=ω曲⋅S入
其中：
ω曲-曲线段运动阻力系数ω曲=2μ1d轴D筒sinα2+2ξω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=S入+W曲=S入+ω曲S入=（1+ω曲）S入=C⋅S入
其中：
C-为张力增大系数C=（1+ω曲）=S出S入>1的系数
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=eμα⋅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：
W僵=ξ（S入+S出）
而牵引力（圆周力）P为：
P=S入-S出=W总+W僵
但由于ξ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：
P=S入-S出≈W总
输送带绕过导向托辊组时的运动阻力取一个托辊来分析研究，在该托辊上所作用的正压力为：
∆N=2S'入⋅sin
α'
2
包角α'很小，故:
sin
α'
就很小2
α'
2
≈
α'
2
因此:
∆N=2S'入⋅
α'
2
=S'入⋅α'
对于n个托辊，则总的正压力：
N=n⋅∆n=n⋅S入⋅α'
而nα'≈α,
∴N
=S入⋅α
则曲线段运动阻力:
而W曲=S出-S入
W曲=N⋅ω曲=S入α⋅ω曲
S出=S入+W曲=S入+S入⋅αω曲
=S入（1+αω曲）
=C⋅S入
式中：
C=1+αω曲
ω曲=
μd
D
+0.01
综上所述：
改向处之曲线段运动阻力及其张力通式：
阻力：
W曲=ω曲S入张力：
S曲=C⋅S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：
a）曲线段阻力与绕入点张力S入大小有关，二者成比例（W曲=ω曲
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