运行部分刮板输送机的选型计算针对煤矿机械专业通用教材中刮板输送机较为复杂的计算步骤,笔者通过多年的教学及设计实践,总结出了一套简化的计算方法。
首先,根据使用地点的设计生产率和实际运输距离,参照刮板输送机的技术特征参数,初选出一部运输能力、出厂长度均大于或等于设计生产率和实际运输距离的刮板输送机,再根据现场的实际情况(如运输距离、铺设倾角等),对初选的刮板输送机进验算。
这样就可以只通过一次计算决定驱动电动机的个数,同时确定刮板输送机是单端传动还是双端传动,从而不必进行重复计算,简化了选型计算。
1 运输能力的计算运输能力计算公式如下:q= A3.6v(1)式中,A 为运输地点的设计生产率,t/h;q 为输送机单位长度上的货载质量,kg/m;v 为刮板链运行速度,m/s。
2 运行阻力的计算在计算刮板输送机的运行阻力时,可概括为直线段、弯曲段两部分运行阻力。
2.1 直线段运行阻力直线段运行阻力包括两部分:一是货载及刮板链在溜槽中移动的阻力;二是倾斜运输时货载及刮板链的自重分力。
直线段运行阻力又分为重段阻力和空段阻力两部分(见图1)。
计算公式如下:wzh=g(qω+q0ω0)Lcosβ±g(q+q0)Lsinβ(2)wk=gLq0 (ω0cosβ±sinβ)(3)式中,wzh 为重段阻力,N;wk 为空段阻力,N;q0 为刮板链单位胶带输送机的选型计算带式输送机的选型设计有两种,一种是成套设备的选用,这只需验算设备用于具体条件的可能性,另一种是通用设备的选用,需要通过计算选着各组成部件,最后组合成适用于具体条件下的带式输送机。
设计选型分为两步:初步设计和施工设计。
在此,我们仅介绍初步设计。
初步选型设计带式输送机,一般应给出下列原始资料:1)输送长度L,m;2)输送机安装倾角,(°);3)设计运输生产率Q,t/h;4)物料的散集密度ρ,t/m3;5)物料在输送机上的堆积角θ,(°);6)物料的块度a,mm。
计算的主要内容为:1)运输能力与输送带宽度计算;2)运行阻力与输送带张力计算;3)输送带悬垂度与强度的验算;4)牵引力的计算及电动机功率确定。
带式输送机的优点是运输能力大,而工作阻力小,耗电量低,约为刮板输送机耗电量的1/3~1/5。
因在运输过程中物料与输送带一起移动,故磨损小,物料的破碎性小。
由于结构简单,既节省设备,又节省人力,故广泛应用于我国国民经济的许多工业部门。
国内外的生产实践证明,带式输送机无论在运送能力方面,还是在经济指标方面,都是一种较先进的运送设备。
目前在大多数矿井中,主要有钢丝绳芯带式输送机和钢丝绳牵引带式输送机两种类型,它们担负着煤矿生产采区乃至整个矿井的主运输任务。
由于其铺设距离较长且输送能力较大,故称其为大功率带式输送机。
在煤矿生产中,还有装机功率较小的通用带式输送机,这些带式输送机在煤矿中也起着不可缺少的作用。
2原始数据与资料(1)矿井生产能力160万吨/年,以最大的生产能力为设计依据;(2)矿井小时最大运输生产率为A=4160101.2547630014⨯⨯=⨯吨/小时;(3)主斜井倾斜角度:13β=;(4)煤的牌号:原煤;(5)煤的块度:400毫米;(6)煤的散集容重3t/m1=λ;(7)输送机斜长950m;设计计算示意图3.胶带宽度的计算选取胶带速度v=2米/秒;按堆积角30=ρ[见附录表1]得K=458;又按16β=[见附录表2]得C=0.95 所以带宽B ==0.74m=考虑矿井的增产潜力,货载块度[附录表6]及胶带的来源,选用1米宽的阻燃胶带。
B=1米的GX2000型钢绳芯胶带,单位长度重量[查手册]d q 25kg/m =,胶带厚度d=17mm 。
胶带运行阻力与张力计算 重段阻力计算2-3段阻力W 2—3为()2d 23d 23W ()cos sin g q q q L q q L ωββ'--'++++-3=式中: q ——每米长的胶带上的货载重量kg/m ,可由 3.6Aq ν=式得;66.1 kg/m 3.6 3.62A q ν===⨯476d q ——每米长的胶带自重kg/m ,d 25kg/m q =;g q '——为折算到每米长度上的上托辊转动部分的重量kg/m ,'2218.3kg/m 1.2g g g G q l ''===式中 g G '——为每组上托辊转动部分重量kg ,[见附录表3];g l '——上托辊间距m ,一般取1~1.5m g l '=;取1.2mg l '=。
23L -——输送机2-3段长度m ;ω'——为槽形托辊阻力系数[见附录表4]04.0='ω;β——输送机的倾角;其中sin β项的符号,当胶带在该段的运行方向式倾斜向上时取正号;而倾斜向下时取负号;∴ ()23W (66.12518.3)9160.040.974 66.1259160.22522680kg-=++⨯⨯⨯++⨯⨯=3-4段的阻力W 3-4为()()343d d W tg S q q q R q q H θω-⎡⎤'=+++++⎣⎦式中 3S ——胶带在该点上的张力(同下式中1S 、2S 、4S 、5S 、6S 、7S 、8S 、9S )kg 。
t g q ——凸弧段上托辊单位长度重量kg/m , 2273.3kg/m 0.3g g g G q l '''===; 式中 g G '——凸弧段上托辊转动部分重量,根据选用的托辊实际重量[见附录表3]为22kg g G '=;g l '——凸弧段上托辊间距m ,一般2~3m g l '=,故取0.3m g l '=;R ——凸弧段曲率半径,由图可知35m R =;θ——中心角为660.3435θ+==弧度;H ——凸弧段提升高度 1.35m H =。
这里应按悬垂度 要求,求得2S 之后再计433-W S 和()()2d 5cos =566.1+25 1.20.974 = 532kgg S q q l β'=+⨯⨯⨯32235322268023212kgS S W -=+=+=()()342321266.12573.3350.340.04 66.125 1.35 517kgW -∴=+++⨯⨯⨯⎡⎤⎣⎦++⨯=45W -段阻力为:()()4545 66.12518.3220.04 96.3kgd g W q q q L ω'--'=++=++⨯⨯= 45L -——输送机4-5段长度m ;空段阻力计算6-7段虽有圆弧部分,但影响较小,仍可按直线段计算()67d g 67W q q L ω-''-''=+式中 g q ''——下托辊单位长度重量,kg/m g g g G q l ''''''=(); g G ''——下托辊(平行托辊)转动部分重量[见附录表3]为15kg ;g l ''——下托辊间距为3m 。
155kg/m 3g q ''∴== 67L -——输送机6-7段长度m ;ω''——胶带在下托辊上运行阻力系数,[见附录表4]选取0.035ω''=()67255400.03542kg W -∴=+⨯⨯=1-9段阻力19W -为()()191919cos sin 2558800.9740.035258800.225 4050kgd g d W q q L q L βωβ''---''=+-=+⨯⨯⨯-⨯⨯=- 19L -——输送机1-9段长度m ; 8-9段阻力89W -为()()898925570.0357.35kgd g W q q L ω''--''=+=+⨯⨯=89L -——输送机8-9段长度m ;胶带张力计算2532kg S = ,(前面已经计算)21532502kg 1.06 1.06S S === 32235322268023212kg S S W -=+=+= 43342321251723729kg S S W -=+=+=54452372996.323825.3kg S S W -=+=+= 651.06 1.0623825.325255kg S S ==⨯=7667252554225297kg S S W -=+=+=()911950240504552kg S S W -=-=--= 898945527.354545kg S S W -=-=-=胶带打滑条件的验算7825297 5.574545S eS μα=== ln5.57 1.72μα==核算围包角 α;在煤矿中因运行条件差,故取带人字形沟槽的橡胶覆盖面 0.35μ=[见附录表5],则 1.72180 1.72180394.40.25 3.14a μπ︒︒=⨯=⨯=︒ 式中 μ——胶带与滚筒之间的摩擦系数,可按[附录表5]选取。
选取μ 的值时应充分考虑滚筒表面的材料及空气干湿度等具体条件。
所选设备的实际设备围包角应大于394.4°胶带强度验算与电机功率计算胶带强度验算 已知最大张力max 7S 25297kg S ==求的安全系数 max 1002000m 7.9725297X BG S ⨯===> 式中 B ——胶带宽度,cm ;X G ——胶带断裂强度kg/cm ;m ——安全系数,最小安全系数要求大于7,重大载荷时,一般可取10~12。
因为m 值大于7,符合要求。