第３１卷第６期 露天采矿技术 Ｖ０Ｉ．３１ Ｎｏ．６ ２０１６年６月 Ｏｐｅｎｃａｓｔ Ｍｉｎｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｊｕｎ．２０１６ ＤＯＩ：１０．１３２３５／ｊ．ｃｎｋｉ．Ｉｔｅｍ．２０１６．０６．０１５ 引用格式：周放．带式输送机导料槽长度的计算研究［Ｊ］．露天采矿技术，２０１６，３１（６）：５３－５５ 带式输送机导料槽长度的计算研究 周 敞 （中煤科工集团沈阳设计研究院有限公司，辽宁沈阳１１００１５） 摘要：通过对导料槽内物料的运动和受力进行分析，提出如何合理地确定导料槽长度的计算方 法，为带式输送机导料槽长度设计提供了理论依据。 关键词：带式输送机；导料槽；输送带；摩擦力 中图分类号：ＴＨ２２２ 文献标志码：Ａ 文章编号：１６７１—９８１６（２０１６）０６—００５３—０３ Ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ ｓｋｉｒｔ ｂｏａｒｄ ｌｅｎｇｔｈ ｏｆ ｂｅｌｔ ｃｏｎｖｅｙｏｒ ＺＨＯＵ Ｑｉ （Ｃｈｉｎａ Ｃｏａｌ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｇｒｏｕｐ Ｓｈｅｎｙａｎｇ Ｏｅ，ｉｇｎ＆Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｓｈｅｎｙａｎｇ １１００１５，Ｃ￣ｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｒｏｕｇｈ ａｎａｌｙｚｉｎｇ ｔｈｅ ｍｏｖｉｎｇ ａｎｄ ｆｏｒｃｅ ｏｆ ｍａｔｅｒｉｌａ ｉｎ ｓｋｉｒｔ ｂｏａｒｄ，ｔｈｅ ａｒｔｉｃｌｅ ｐｒｅｓｅｎｔｓ ｈｏｗ ｔｏ ｄｅｔｅｒｍｉｎｅ ｔｈｅ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄｓ ｏｆ ｓｋｉｒｔ ｂｏａｒｄ ｌｅｎｇｔｈ，ｗｈｉｃｈ ｐｒｏｖｉｄｅｓ ａ ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｆｏｒ ｄｅｓｉｇｎｉｎｇ ｔｈｅ ｓｋｉｔｒ ｂｏａｒｄ ｌｅｎｇｔｈ ｏｆ ｂｅｌｔ ｃｏｎｖｅｙｏｒ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｂｅｌｔ ｃｏｎｖｅｙｏｒ；ｓｋｉｒｔ ｂｏａｒｄ；ｃｏｎｖｅｙｉｎｇ ｂｅｌｔ；ｆｒｉｃｔｉｏｎ ０引 言 的带式输送机来说，其附加功率增加，占总功率的比 带式输送机作为重要的散状物料连续输送设备 例增大，从而使有效功率降低，同时过长的导料槽会 已广泛地应用于煤矿、冶金、矿山、港口、粮食和化工 加速输送带的磨损；如果导料槽选用的过短，加载到 等领域。为带式输送机众多部件之一导料槽作对于 带式输送机上的物料还没有达到输送带的带速便离 带式输送机的安全、可靠、稳定运行起着重要的作 开了导料槽，会造成带式输送机的撒料，导料槽起不 用。物料被加载到带式输送机上，在没有达到输送 到导料的作用。因此，为了使带式输送机能够正常运 带带速之前，必须通过导料槽将其保持在输送带中 行，应合理地选择导料槽的长度。主要通过对导料槽 央，避免输送带因物料堆积偏心在上托辊上产生横 内物料的流动过程进行受力分析，推导出导料槽长 向位移，从而引起输送带跑偏及物料从导料槽边缘 度的计算公式，为导料槽长度设计提供理论依据。 撒出［１－２］。目前，在带式输送机的设计中，尽管在现行 １导料槽内物料在运行过程中的受力分析 的设计手册【３】中设有导料槽的标准段供设计者进行 组合选用，但是在具体设计时导料槽长度的合理选 物料加载到导料槽后逐渐加速到带速并均匀地 择仍然没有确切的理论依据。设计人员在确定导料 分布在输送带上，整个加速过程在导料槽内完成，因 槽的长度时凭经验选取，如果导料槽选用的过长，就 此导料槽的长度应大于等于物料的加速长度［４］。 造成导料槽与输送带之间、导料槽与被输送的物料 加载到导料槽内的物料运动分为３个阶段，即 之间摩擦力增加，从而使带式输送机运行阻力增加， 加料阶段、加速阶段和稳定阶段，被加载到导料槽内 造成不必要的浪费，尤其是对于有多个物料装载点 的物料沿输送带运行方向的初速度为 ．输送机的 带速为 ，带式输送机物料加载过程如图１所示。 收稿日期：２０１６－０１—２５ １．１物料的加速度 作者简介：周 放（１９７８＿），男，硕士，２００７年毕业于东 由于物料加载到导料槽内在输送带运行方向的 北大学工程力学专业，主要从事带式输送机方面的设计和研 初速度为 ，最终达到带式输送机的运行速度 ，必 究工作。 然会产生一个加速度ｎ，物料的加速度通过如下公 ·Ｓ３· 第３１卷第６期 ２０１６年６月 露天采矿技术 Ｏｐｅｎｃａｓｔ Ｍｉｎｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｖ０１．３１ Ｎｏ．６ Ｊｕｎ．２Ｏ１６ 图１ 带式输送机物料加载过程 式进行计算： 口＝业 （１） ｔ 口为物料的加速度ｍ／ｓ ； 为输送带速度ｍ／ｓ； ｂ 为物料加载到导料槽内沿输送带运行方向的初始速 度ｍ／ｓ；ｔ为物料由巩增加 到时所用的时间ｓ。 １．２使物料产生加速度的作用力 将单位长度输送带的物料作为隔离体进行研 究，物料在带式输送机上的受力分析如图２所示。 图２物料在带式输送机上的受力 根据牛顿第二定律，使物料产生加速度的作用 力 的计算公式为： ＝，触 （２） 为使物料产生加速度的作用力Ｎ；ｍ为单位 长度输送带上物料的质量ｋｇ。 １．３摩擦力 摩擦力分为输送带与物料之间的摩擦力 。和 物料内部的摩擦力 ２部分。 物料在加料阶段和加速阶段的运动速度小于带 式输送机的带速，物料与输送带之间存在相对滑动， 同时，输送带连续通过每个上托辊时，上托辊旋转必 然会产生微小的振动，然后通过输送带将其振动传 递到物料，加剧了物料与输送带之间的相对滑动，在 带式输送机倾斜布置时，尤为突出，因此，输送带与 物料之间的摩擦属于滑动摩擦。另一方面，由于被加 载物料速度的变化会促使物料自身内部受到扰动， · ５４· 同时物料被加载时在垂直方向对输送带和缓冲托辊 的冲击也会使物料自身内部受到扰动，由于这种扰 动的出现使得在物料内部存在摩擦力。 １）输送带与物料间的摩擦力 。，由图２可知： Ｆｕ１＝ｍｇｃｏｓＳｕ１ （３） ｇ为被研究物料的重力加速度９．８１ｍ／ｓ ；６为带 式输送机的倾斜角（。）； 。为输送带和物料间的滑动 摩擦系数。 由力的平衡关系得： ＝Ｆｏ１一ｍｇｓｉｎ８ 即，，眦＝ｍｇｃｏｓ８ｕｌ—ｍｇｓｉｎ８ 口＝ｇ（ｕ１ ＣＯＳ８一ｓｉｎ８） （４） ２）物料内部的摩擦力 以单位长度输送带上物料的某一深度ｈ下，ｄ 截面的物料作为研究对象，带式输送机上物料的受 力分析如图３所示。 士 图３带式输送机上物料内部受力分析 ｍｄ为ｄ截面的物料总质量；ｍｈ为ｄ截面以上的 物料总质量； 为ｄ截面下表面物料间的摩擦力； Ｆ２为ｄ截面上表面物料间的摩擦力；０为物料的动 堆积角；ｕａ为物料内部的滑动摩擦系数（ ＝ｔａｎ ０）。 贝０： ＝（ｍｈ＋ｍｄ）ｇｕ２ＣＯ８６ ＝ｍｈｇｔｔ２ｃｏｓ８ 根据牛顿第二定律，使ｄ截面内物料产生加速 度作用力的计算公式为： ， ＝ｍｄａ＝Ｆ１一（ ＋ｍｄｇ ｓｉｎ ）＝ｍｄｇ＇ｕ２ｃｏ８８一 ｍｒｇｕ２ ｓｉｎ６ （５） 最ｐ：口＝ｇ（ ２ＣＯＳ８一ｓｉｎ ） （６） 物料加载到导料槽内，经加速阶段后与带式输 送机的速度相同时，物料内部及物料与输送带之间 都没有相对滑动。因此，加速度值应取（４）式和（６） 式中的较小值。 即：口＝ｇ（ＭＣＯＳ８一ｓｉｎ ） （７） 其中： ＝ｍｉｎ（ ｌ一 ） 由于在实际设计当中很难从设计手册中查到 第３ｌ卷第６期 露天采矿技术 Ｏｐｅｎｃａｓｔ Ｍｉｎｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｖｏｌ－３ｌ Ｎｏ．６ ２０１６年６月 Ｊｕｎ．２０１６ 值，因此笔者提出如下简易估算法： 一（ｔ１） 般可以从手册中查到物料设计允许的最大输 值得注意的是，虽然导料槽前段设有前帘、后段 送倾斜角ｐ，通过图２的受力分析可知，为了能使带 式输送机正常运行，物料在输送带上必须满足不打 滑条件，即： ≥ｍｇｓｉｎ 设有后挡板，或者通过导料槽的结构改进来增加其 密闭性，但是由于物料在卸载过程中的相互冲击仍 然会产生一定的粉尘，为了创造良好的生产环境及 满足环保要求，往往在导料槽上装有除尘设备［６１，设 计者应根据实际情况将导料槽稳定长度厶考虑一 个附加长度，附加长度不得小于除尘设备沿带式输 ． 。即：艿≤ａｒｅ ｔａｎ／ｘ 考虑到输送过程中的可靠性和稳定性，取 ＝ 盯ｃｔａｎ／ｘ－５。． 送机运行方向与导料槽连接的长度。 从而得： ＝ｔａｎ（／３＋５。） ３结语 ２导料槽的长度计算 １）通过以上的分析推导可知，本文研究的带式 将（７）式带人（１）式，得： 输送机导料槽长度的计算是基于被加载物料与输送 二 Ｌ＝ （／带及被加载物料内部的摩擦力而进行的。 ｔ — ，ｔｃ０８６一ｓｉｎ６） ２）对于水平布置的带式输送机且带速较低时， （８） 导料槽的后伸距可取小值，导料槽的稳定长度值取 物料加载到导料槽内，由初速度 达到带速 ０；对于倾斜布置的带式输送机且带速较高时，导料 运行的最短距离为： 槽的后伸距可取大值，导料槽的稳定长度可取大值； 对于被输送的物料粒度较大的水平、倾斜布置的带 Ｌｍ＝ 业 （９） 式输送机，导料槽的后伸距和导料槽的稳定长度可 将（８）式带人（９）式，得： 取大值。另外，设计者可根据实际情况对导料槽的后 Ｌ ， 一 ２） 伸距和导料槽的稳定长度进行取值。 一 （ 一 ｂ３）ＤｒＩ１Ｉ（Ａ）型固定带式输送机设计手册中给出 由于物料加载到导料槽内沿输送带运行方向具 了标准导料槽前段、中段、后段，每段长度均为１ 有一定的长度，且对于倾斜布置的带式输送机来说， ５００ ｍｍ，设计者可根据本文的计算依据进行导料槽 物料会向导料槽后挡板的方向扩散，荣涛、杨庚【 】分 前段、中段和后段的组合选用。 析了输送机物料转接点的结构形式、倾角及物料摩 擦因数对导料槽后伸距长度的影响，推导了导料槽 参考文献： 后伸距的计算方法。因此，在确定导料的长度时应考 ［１］马美英，温富成．合理确定带式输送机的导料槽长度 虑导料槽的后伸距￡ 如图１所示，通常取Ｌ ＝（１／３ ［Ｊ］．煤矿机械，２ｏｏ４（９）：ｌ４—１６． ～１）Ｂ（Ｂ为输送机带宽ｍ），即导料槽的长度为： ［２］ 北京起重运输机械设计研究院，武汉丰凡科技开发有 三＝￡ ＋ ｎ面＝（１／３～１）Ｂ＋ 限责任公司．ＤＴＩＩ（Ａ）型固定带式输送机设计手册 ［Ｍ］．ｊＥ京：冶金工业出版社，２０１３，８． （１ｏ） ［３］王心杨，范丽．带式输送机的导料槽长度的分析计算 同时，当物料刚刚达到输送机带速通过上托辊 ［Ｊ］．科技与企业，２０１４（８）：３１６． 时，上托辊的旋转振动会带动物料产生振动，因此， ［４］张新，邵琦燕．带式输送机导料槽长度的计算方法［Ｊ］． 为了使物料在输送带上稳定运行，应考虑一定的导 矿山机械，２００３（８）：３９—４０． 料槽稳定长度厶如图１所示，笔者建议取Ｌ。＝（１／３ ［５］荣涛、杨庚．带式输送机导料槽后伸距的分析与计算 １／２） ，所以综合考虑，导料槽的实际长度为： ［Ｊ］．矿山机械，２０１５（１１）：７６—７８． ～［６］王振江，胡威等．带式输送机导料槽的设计与改进［Ｊ］． “。＝（２，３—３／２）Ｂ￣－ 城市建设理论研究，２０ｌ３（５）：１３９—１４０． 【责任编辑：张东旭】 ·５５·
