自然变向式平面转弯带式输送机设计

I摘 要普通带式输送机只能水平运输，但是由于地质条件的限制，需要带式输送机能够转弯运行针对这一问题，对平面转弯理论进行了研究，以 SDJ-150 型带式输送机结构为基础，本设计采用使托辊具有安装支撑角和构成内曲线抬高角措施，并对过渡段和转弯段进行合理设计，经过计算 SDJ-150 型可伸缩带式输送机经改造后可以实现平面转弯运行。通过对 SDJ-150 可伸缩带式输送机进行的改造使其能够实现平面转弯运行，解决了在特殊地质条件下，单台带式输送机自然转向问题，同时减少了设备的数量、减少初期投资和减少巷道开拓量，使运输系统变得简单便于维护，从而发挥了 SDJ-150 可伸缩带式输送机的优点，满足了高产高效的要求，同时也表明，普通带式输送机实现平面转弯运行是无转载连续转弯运输合理设计方案。关键词 带式输送机 转弯理论 转弯设计 安装使用IIAbstractThe general level of the transport belt conveyor only, but due to geological conditions of the restrictions, the need for belt conveyor to turn operation of this issue, on the theory the plane turn on to SDJ-150-type structure based on the belt conveyor This design uses a roller to support the installation angle and composition of the elevation angle of measures and the transition, and of turning a reasonable design, calculated SDJ-150-retractable belt conveyor can be achieved through improved operational plane bend . Through the SDJ-150 retractable belt conveyor for the transformation to enable it to achieve plane turning operation, a solution in the special geological conditions, natural belt conveyor to a single issue, while reducing the number of the equipment, reducing the initial investment And reduce the amount of roadway open up so that the transport system for easy maintenance, which played a SDJ-150 retractable belt conveyor of the advantages of a high yield and high efficiency to meet the requirements, but also show that the realization of the general belt conveyor plane turning operation No change is reproduced for the reasonable design.Key words belt conveyor turning theory design installation use of turnIII目 录摘 要 .IAbstract .II第 1 章 绪 论 11.1 普通带式输送机 .11.1.1 带式输送机的组成 .11.1.2 带式输送机的结构工作原理 .11.1.3 带式输送机的应用 .21.2 带式输送机发展趋势 .21.3 平面转弯带式输送机 .31.3.1 输送机实现平面转弯措施 .31.3.2 带式输送机转弯的方案 .51.3.3 实现转弯方案的确定 7第 2 章 SDJ-150 型可伸缩带式输送机结构概述 .82.1 机器的用途和特征 .82.2 主要技术参数 .82.3 工作原理 .92.4 结构概述 102.4.1 机头传动装置 102.4.2 储带装置 .112.4.3 收放输送带装置 122.4.4 无螺栓连接支架 122.4.5 机尾移动装置 .122.4.6 机尾 .13第 3 章 带式输送机平面转弯理论 143.1 实现平面转弯的措施 143.1.1 基本措施 143.1.2 附加措施 .163.1.3 应急措施 163.2 转弯曲率半径的确定 17IV3.2.2 根据输送带的容许应力确定曲率半径 213.2.3 根据曲线处外侧输送带不离开托辊验算曲率半径 233.3 限制转弯的几何条件 273.4 曲线段和过渡段的有关布置参数的确定 28第 4 章 带式输送机转弯段参数计算 .304.1 弯曲段几何尺寸的计算及参数校核 304.1.1 设计已知参数 304.1.2 输送能力的验算 314.1.3 线密度的计算与选择 314.1.4 线阻力计算 334.1.5 驱动滚筒分离点张力计算 334.1.6 承载分支最小张力点张力计算 364.1.7 曲线段尺寸计算 374.1.8 各点张力汇总计算 414.1.9 牵引力与拉紧力计算 424.1.10 电机功率验算 .424.2 空载时弯曲参数设计 434.2.1 线密度的计算与选择 434.2.2 线阻力计算 454.2.3 驱动滚筒分离点张力计算 454.2.4 承载分支最小张力点张力计算 474.2.5 曲线段尺寸计算 484.2.6 各点张力汇总计算 524.2.7 牵引力与拉紧力计算 534.2.8 电机功率验算 544.3 施工设计计算 55第 5 章 机器的安装与维护 595.1 机器的安装与调整 595.1.1 机器安装 595.1.2 机器的调整 591.输送带跑偏调整 .595.2 机器使用与维护 60V5.2.1 张紧绞车的使用 605.2.2 储带装置的使用 615.2.3 机身的伸长与缩短 615.2.4 主要部件的维护 615.3 机器转弯维护 625.3.1 运输维护注意的问题 625.3.2 转弯运行的施工要求 62结论 .64致 谢 65参考文献 66附录 168附 录 2721第 1 章 绪 论1.1 普通带式输送机带式输送机具有运输能力大，运输中对物料的破碎性小，工作平稳可靠，操作维护方便，物料适应范围广，输送距离长，运转费用低的特点。而且运输的允许坡度比汽车和火车要大，可缩短输送线路，节省设备投资。目前，国内外已出现了长距离、大输送量的带式输送机。1.1.1 带式输送机的组成带式输送机由传动动力装置、头架、传动滚筒、尾架、改向滚筒、中间架、托辊支架、上托辊、下托辊、张紧装置、清扫装置，进料溜子、出料溜子、输送带等部件组成，其中输送带是带式输送机用来承载和牵引物料运动的重要部件，可分为橡输送带，塑料带，钢绳芯带。目前使用得比较多的是橡输送带而橡输送带又可分为普通型和耐热型两种。普通型橡输送带适用于环境温度为，耐热型橡输送带适用于 的场合。C501 C1501.1.2 带式输送机的结构工作原理带式输送机是以输送带作为牵引构件和承载构件，通过承载物料的输送带的运动进行物料输送的连续输送设备其结构原理如图 1-1 所示，输送带绕经传动滚筒和尾部滚筒形成无极环形带，上下输送带由托辊支承以限制输送带的挠曲垂度，拉紧装置为输送带正常运行提供所需的张力。工作时驱动装置驱动传动滚筒，通过传动滚筒和输送带之间的摩擦力驱动输送带运行，物料装在输送带上和带子一起运动。带式输送机一般是在端部卸载，当采用专门的卸载装置时，也可在中间卸载。2图 1-1 带式输送机结构工作原理1.1.3 带式输送机的应用在现代散装物料的连续输送中，带式输送机是主要的运输设备,使用范围相当广泛,具有运输成本低、运量大、无地形限制及维护简便等优势, 在矿山、建材、化工、港口、粮食、电力、煤炭等工矿企业越来越显现其重要的作用。1.2 带式输送机发展趋势20 世纪 80 年代开始我国带式输送机有了很大发展并对其关键技术研究和新产品的开发都取得了可喜的成果，输送机产品系列不断增多，从定型的SDJ、SSJ 等系列发展到多功能、适应特种用途的各种带式输送机系列。进入90 年代后，随着现代物流技术的发展和需要，我国对大倾角上、下运带式输送机，可弯曲带式输送机，长运距、大运量、多点驱动带式输送机及其关键技术、关键零部件进行了理论研究和产品开发，应用动态分析技术和中间驱动与智能化控制等技术，研制成功了软起动和制动装置以及 PLC 控制为核心的电控装置等，完全可与国际技术相比美，实现了各式带式输送机技术的国产化。国外带式输送机技术的发展也很快，其主要表现一方面是带式输送机的功能多元化、应用范围扩大化，如高倾角带式输送机、管状带式输送机、空间转弯带式输送机等各种机型；另一方面是带式输送机本身的技术与装备有了巨大的发展，尤其长距离、大运量、高带速等大型带式输送机已成为发展的主要方向，其核心技术是开发应用了带式输送机动态分析与监控技术，提高了带式输送机的运行性能和可靠性。3目前，在煤矿井下使用的带式输送机的关键技术与装备有以下几个特点(1)设备大型化 其主要技术参数与装备均向着大型化发展，以满足年产万吨以上高产高效集约化生产的需要。503(2)应用动态分析技术和机电一体化、计算机监控等高新技术，采用大功率软起动与自动张紧技术，对输送机进行动态监测与监控，大大地降低了输送带的动张力，设备运行性能好，运输效率高。(3)采用多机驱动与中间驱动及其功率平衡、输送机变向运行等技术，使输送机单机运行长度在理论上已不受限制，并确保了输送系统设备的通用性互换性及其单元驱动的可靠性。(4)新型和高可靠性关键元部件技术 如包含 CST 等在内的各种先进的大功率驱动装置与调速装置、高寿命高速托辊、自清式滚筒装置、高效贮带装置、快速自移机尾等。如英国 FSW 生产的 FSW1200/2 3 400 600 工作面顺槽带式输送机就采用了液粘差速或变频调速装置，运输能力达 以上，它的0t/h机尾与新型转载机 如美国久益公司生产的 S500E 配套，可随工作面推移而自动快速自移、人工作业少、生产效率高。1.3 平面转弯带式输送机随着我国煤炭工业的迅速发展，矿井运输量日益增大,一些大运量、长运距的大型带式输送机相继产生。但这些带式输送机都存在着一个缺点，就是由于地质构造的影响，从而运输平巷不可能全部直线布置，往往出现短距离内巷道沿水平弯曲的现象，致使每拐弯处，增加一台设备，输送带运输机的优越性不能得到充分的发挥和采区运输皮带化受到了很大的限制。当运输平巷转弯布置时，系统复杂、占用设备多、带式输送机的安装长度短，有时也出现与刮板机配套运输等缺陷。若能解决上述的问题使普通带式输送机作转弯运行，就能充分发挥带式输送机的优点。1.3.1 输送机实现平面转弯措施带式输送机的运行是由驱动装置提供驱动动力通过滚筒牵引输送带而实现的。输送带既是承载体也是牵引体。在输送带的张力作用下，普通直线带式输送机输送带单元的受力如图 1-2 所示，其两端张力作用在同一直线上，单元上的所受作用力在同一直线上。弯曲段输送带单元的受力如图 1-3 所示，单元两端的张力方向有一个夹角，在没有采用转弯措施时。输送带单元的合力不平衡，4将产生一个向心力。平面转弯带式输送机托辊组结构与布置的特点就是要产生一个向外的离心力，以平衡输送带张力的向心力合力。为达到这样的目的，在设计中一般可以采用下面的措施。图 1-2 普通直线输送带受力单元 图 1-3 弯曲段受力单元(1)抬高输送带的内曲线 平衡向心力最有效的方法是利用输送带和其上承载物料的重力产生向外的离心推力，此离心推力的获得可以通过将输送带在弯曲段的内侧曲线抬高一个角度，此时输送带和物料的重力产生指向曲线外侧的离心推力。(2)托辊倾斜安装 将转弯处托辊组的内侧沿输送带运行方向前移，使托辊组的轴线与输送带中心线的法线方向产生一夹角。(3)增大托辊组的槽角 增大托辊组的槽角有利于增加物料的输送量。实践证明，槽角的增大有助于输送带的居中自动调节，降低输送带的跑偏程度。因此，加大槽角有助于带式输送机的转弯曲率半径的减少，它是输送带居中自动调节的重要措施。(4)回程分支加压辊 在回程分支采用平托辊时，在回程分支的输送带上面增加压辊，以增加托辊给予输送带的横向摩擦力。 (5)增设立辊 在转弯处设置立辊，输送带在曲线段向内侧或外侧跑偏时 ,可由侧立辊予以限制。但是这是一种备而不用的措施，如果这种措施经常发生作用，将失去自由导向的意义，同时也加速了输送带的磨损，使输送带的寿命5大幅度地降低。1.3.2 带式输送机转弯的方案带式输送机实现平面转弯有采用多部带式输送机搭接使用、自然变向转弯和强制导向转弯三种方式。(1)多部带式输送机搭接运行这种传统的搭接方案，可实现任何角度的转弯运行，但输送系统中的设备数量增加，设备的初期投资和运行费用相应加大，特别是在短距离多次转弯时，系统布置就很复杂，费用也很高。在煤矿生产中，有时会因巷道空间限制而很难实现。在转弯处采用两条带式输送机串联搭接的方式，布置见图 1-4 所示。这种方法的优点是结构比较简单、易行，便于设计，在理论上可以实现任意角度的转弯；缺点是设备投资大，需要两套驱动设备和驱动架；在搭接处需设计较大的硐室，因而增大了巷道的开拓量及维护费用；增多了看护点，从而增加了司机及维护人员数量；对输送物料产生二次破碎。图 1-4 串联搭接布置(2)采用自然变向转弯运行国内最早的转弯输送机就是采用的这种方案，其工作原理是在转弯处按计算的曲率半径布置输送机，如图 1-5 所示，使托辊与输送带形成安装支撑角，依靠斜置托辊与输送带的横向推力与弯曲状态下的输送带张力的向心力平衡，同时还要将弯曲段内侧抬高，使输送带和物料的重力产生向外侧的分力进一步与向心合力平衡，使输送带在托辊上转弯运行。6图 1-5 自然水平转弯运行(3)强制改向装置实现转弯运行该方案的技术关键是在转弯处增设一个有转角滚筒的转弯装置，使输送带绕过转角滚筒后按设计角度实现转弯运行。转角滚筒是实现转弯运行的关键部件，国内外转弯输送机采用的转角滚筒可分为圆筒式和半筒式 2 种；其工作原理都是转角滚筒固定不动而在输送带绕过滚筒所形成的螺旋轨迹线上，布置安装若干滚轮，并且使每个滚轮安装的轴线都与输送带运行方向一致，输送带绕过转角滚筒后即可实现转弯运行，如图1-6 所示。图 1-6 强制改向滚筒71.3.3 实现转弯方案的确定输送机搭接这种方式 缺点：占用设备多，转载环节多，从而造成了货载粉碎，煤尘飞扬和因转载煤炭跌落对输送带的冲击，进而降低输送带使用寿命；优点：对现有的输送线路地形条件没有要求。自然变向这种方式 缺点：在设计过程中应根据设计理论及现场条件合理地确定曲率半径 值，若 值过小，则输送机易发生跑偏现象，无法实现正常R的转弯运行；若 值过大，输送机就难以布置，如在煤矿井下现场则可能会因巷道条件限制无法布置，而需采用其他转弯运行方案。优点：占用设备少，中间不用转载装置减少了巷道的开拓量，便于巷道的通风。强制转弯这种方式 缺点：在转弯处加上转角滚筒和改向滚筒，这样造成输送带多次弯曲，加大了输送带的磨损，降低输送带使用的寿命。优点：适用于转角大于 平面转弯的情况。由于本设计的转角角度很小，设计时采用了25自然变向转弯方案。通过以上介绍和分析可以看出，转弯运行方案的选择对运输系统的整体技术经济指标具有重大的影响。实际应用中应根据运输系统的布置要求和现场地质条件，经科学理论计算合理选择转弯运行方案。当条件具备时，应积极采用可实现单机转弯运行的自然水平转弯方案，以优化运输系统，降低设备投资和运转费用，取得最佳经济效益和社会效益。 8第 2 章 SDJ-150 型可伸缩带式输送机结构概述2.1 机器的用途和特征可伸缩带式输送机主要用于综合机械化采煤工作面的顺槽运输也用于一般采煤工作面的顺槽和巷道掘进运输系统。用于顺槽时，尾端配刮板转载机与工作面运输机相连，用于巷道掘进运输时，尾端配皮带转载机与掘进机相连。SDJ-150 型可伸缩带式输送机的主要特征为(1)除转载机与机尾有一撘接长度可供工作面快速推进外，通过收放输送带装置和储带装置也可使机身得到伸长和缩短，从而能较有效地提高顺槽运输能力，加快回采和掘进进度。(2)非固定部分的机身，采用无螺栓连接的快速可拆支架，结构简单、拆装方便、劳动强度低和操作时间短。(3)设置在机头的输送带张紧装置采用电绞车拖动，并装有张力指示器，用以观察和调节输送带的张紧度。(4)全机所用的槽型托辊、平托辊和换向滚筒（机头卸载滚筒外）尺寸规格统一，都可通用互换。(5)传动卷筒外层包胶有利于增大摩擦系数和减少初张力，中间可拆支架既能落地，又能悬挂，对顺槽底板适应性强。2.2 主要技术参数1. 输送量 450 t/h2. 运输长度 434 m3. 输送带运行速度 1.9 s4. 驱动滚筒数目 2直径 630 总围包角 4735. 输送带带芯 整体尼龙编织阻燃运输带带宽 1000 m带厚 9 9抗拉强度 680 2N/m6. 托辊直径 108 7. 主电动机型号 DSB-75功率 275 kW电压 660 V8. 张紧小车电动机型号 JBY-4功率 4 k电压 660 绳速 7.67 m/s牵引力 8829 N9. 收放输送带装置电动机型号功率 4 kW电压 660 V滚筒转速 11.7 m/in10.机头传动部分外形尺寸（长宽高）以 表示165247511.机尾外形尺寸（长宽高）以 表示 892.3 工作原理可伸缩输送带输送机与普通输送带输送机的工作原理一样，是以输送带作为牵引承载机构的连续运输设备，它与普通输送带输送机相比增加了储带装置等装置。如图 2-1 所示，当游动小车向机尾一端移动时，输送带进入储带装置内机尾回缩，反之则机尾延伸，因而使输送机具有可伸缩的性能。10图 2-1 输送机结构示意图1机头装置；2储带装置；3中间部； 4机尾部；5驱动滚筒；6张紧小车； 6尾部滚筒。2.4 结构概述伸缩输送带输送机分为固定部分和非固定部分二大部分，固定部分由机头传动装置，收放输送带装置等组成。非固定部分由无螺栓连接的快速可拆支架，机尾等组成。2.4.1 机头传动装置SDJ-150 型可伸缩带式输送机机头传动装置由传动卷筒、减速器、液力联轴器、机架、卸载滚筒和清扫装置等组成。机头传动装置是整个输送机的驱动部分，两台电机通过液力联轴器和减速器，分别传递转矩给两个传动滚筒。液力联轴器为 YL-450 型，它由泵轮、透平轮、外壳、从动轴等构成，其特点是泵轮侧有一辅助室，电动机启动后，液流通过小孔进入工作室因而能使负载比较平稳，而电机则接近于空载启动，工作时壳体内加 20 号机械油，充油量为 14L。减速器采用三级减速其传动比分配比（如表 2-2 所示） ，第一级为圆弧锥齿轮、第二级为斜齿轮和第三级为直齿圆柱轮，总传动比为24.43758，与 SGW-150B 型刮板输送机可通用互换，减速器用螺栓直接与机架连接。11表 2-2 传动比分配减速器传动比分配表第一级 第二级 第三级减速级别主动齿轮 从动齿轮 主动齿轮 从动齿轮 主动齿轮 从动齿轮齿数 12 35 16 53 17 43模数 Ms=8.6 Mn=7 M=9螺旋角 36 3930 10齿轮参数 旋向 左 右 右 左速 比 2.9167 3.3125 2.25294总速比 24.43578传动滚筒为焊接结构，外径为 630 ，滚筒表面有特制的硫化胶层，因此对m增大输送带与滚筒的摩擦系数，防止打滑，减少初张力，具有较好的效果。卸载端和头部清扫器，为便于卸载，机头最前面装有外伸的卸载臂，由卸载滚筒和伸出架组成，进而将卸载滚筒安装在伸出架上，其轴线位置可通过轴承座右侧的螺栓进行调节，以调正输送带在机头部的跑偏，在卸载滚筒的下部装有二道清扫器，由于清扫刮板压紧在输送带上，故可除去粘附着的碎渣。机架为焊接结构，用螺栓组装，机头传动装置所有的部件均安装在机架上，电动机和减速器可根据具体情况安装在机架的左侧和右侧。2.4.2 储带装置储带装置包括储带转向架、储带仓架、换向滚筒、托辊小车、游动小车、张紧装置和张紧小车等。储带装置的骨架由框架和支架用螺栓连接而成，在机头传动装置后部的框架上装有两个固定换向滚筒，与游动小车的二个换向滚筒一起供输送带在储带装置中反复导向，架子上面安装固定槽型托辊和平托辊，以支承输送带，架子内侧有轨道，供托辊小车和游动小车行走。固定换向滚筒，直径为 320 ，为定轴式，用于储带装置和机尾换向，m全机共用滚筒五件，规格一致，可以通用互换。托辊小车由二个平托辊、车架和车轮等组成，其作用是在储带装置进行储带时用以支承输送带使其悬垂度不致过大，托辊小车随游动小车位置的变动，需要用人力拉出或退回。游动小车由车架、换向滚筒、滑轮组、车轮组等组成，滑轮组装在车身后12部与另一滑轮组相适应，其位置可保证受力时车身不被抬起，这样，对保持车身稳定，防止换向滚筒上输送带跑偏效果好，车身下部还装有爬勾用以防止车轮脱轨，掉道，游动小车向左侧移动时，输送带放出，机身伸长；游动小车向右侧移动时，输送带储进，机身缩短。通过钢丝绳拉紧游动小车可使输送带得到适当的张力。在储带装置的后部，装有张紧小车，输送带张力指示器和张力缓冲器。张力缓冲器的作用是使输送机在启动时让输送带始终保持一定的张力，以减少空段输送带的下垂度和输送带层间的拍打。2.4.3 收放输送带装置收放输送带装置位于张紧小车的后部，它由机架、调心托辊、减速器、电动机、旋杆皮带夹和卷筒等组成，其作用是将输送带增补到输送机机身上或从输送机机身上取下，机架的前端和后端，各装一旋杆皮带夹，当增加或减少输送带时用以夹住输送带，调心托辊供卷筒收放带时导向，工作时将卷筒推进机架内，一端以尾架座顶起，另一端定在减速器的出轴顶尖上，开动电动机通过减速器出轴的拔盘带动卷筒，收卷输送带、放出输送带时不开电机由外力拖动卷筒反转，在不工作时，活动轨可用插销挂在机架上，以缩小宽度，在活动轨上方应设置起重装置悬吊卷筒，巷道宽度按照具体情况适当拓宽以利输送带收放时操作。2.4.4 无螺栓连接支架无螺栓连接快速可拆支架由 H 型支架、钢管、平托辊和挂钩槽型托辊等组成，是机器的非固定部分，钢管作为可拆卸的机身，用柱销架设在“H”型支架的座槽中，柱销固定装在钢管上，用小锤可以打动，挂钩槽型托辊为铰接式，槽型角 用以挂钩在钢管的柱销上，挂钩上有特制的圆弧齿槽，柱销放在齿03槽中，可向前向后移动，以调节托辊位置控制输送带跑偏。2.4.5 机尾移动装置机尾移动装置，由千斤顶和圆环链等组成。千斤顶一端装有连杆，可用圆柱销与机尾一侧相连；另一端通过圆环链绕过链轮与机尾另一侧相接。千斤顶所需高压油由综采工作面支架泵站供给。132.4.6 机尾机尾由导轨和机尾滚筒等组成，导轨一端用螺栓固定在支座上，并与另一导轨的前端用柱销铰接，用以适应底板的不平。机尾滚筒与储带装置中的滚筒结构相同，能互换，其轴线位置可用螺栓调节，以调正输送带在机尾跑偏，机尾滚筒前设有刮泥板，可将滚筒表面的煤刮下，并收集在泥槽中，用专设的拉泥板取出，机尾架上装有缓冲托辊组，受料时，可降低块渣对输送带的冲击，有利于提高使用寿命。14第 3 章 带式输送机平面转弯理论3.1 实现平面转弯的措施实现平面转弯措施有基本措施、附加措施和应急措施三种。3.1.1 基本措施(1)使托辊具有安装支撑角 设在水平面内布置输送带转弯如图 3-1 所示，其转弯曲率半径为 ，每一个托辊间距所对的圆心角为 ，输送带的速度为R，其方向与曲线的切线方向相同；在弯曲线段，不使托辊轴线方向与曲线法V线方向一致，而是有一个夹角 ,此角称为安装支撑角。3-1 安装支撑角构成图曲率半径， ； 托辊距所对圆心角， ； 输送带速度， ； 托辊面切线速RmradVm/s1V度， ； 相对滑移速速， ； 托辊给予输送带的摩擦力, ； 在离心方向/sV/sT NT的投影, ； 在切线方向的投影 ， ; 输送带张力， ； 经角后输送带张力NTNSS增量， ； 安装支撑角， ； 时的托辊 具有安装支撑角的托辊。rad0A15输送带速速为 ，托辊旋转的线速度为 ；由于 角的存在，则相对滑移VtV速度为 ，托辊给予输送带摩擦力 应与 的方向相反，则摩擦力在离心T力方向的分力，即托辊给予输送带的离心摩擦力cos0RqN摩擦力的切向分力为s0gVT其中 dqk/m式中 物料线密度， ；qkg/输送带线密度， ；d移动部分线密度, ；0qkg/m托辊与输送带间的横向摩擦系数；摩擦力利用系数。分力 乃是由于 角的存在而产生的输送带附近运行阻力,分力 是阻线T T段中托辊给予输送带离心力方向的横向推力，用于平衡 和 所产生的向S心力。可以证明，此等向心力为 从而可以得出Scoscos00RVqRVq可以看到， 越小，则 越大而 越小，故 越小越有利。但不能使 T，否则 将为零，成为图 3-1 中 托辊的布置方式，将不产生托辊给0VA予输送带向外推移之力 。在 托辊的布置方式下，输送带将逐渐向内移动。B(2)增大成槽角 如图 3-2 所示， 角为侧托辊轴线与中间托辊轴线所0016成的夹角。原来设置 角的目的是为了增大物料的输送量。实践证明， 角0 0越大，输送带越不易跑偏。 角的增大可有助输送带居中自动调节，使跑偏程度降低。因此增大 角不但有助于曲率半径的减少，还是输送带居中自动0调节所必须的措施。图 3-2 内曲线抬高角 与成槽角 构成O3.1.2 附加措施(1)构成内曲线抬高角 （如图 3-2） ，输送带在转弯曲线的一侧边所形成的曲线叫内曲线，另一侧则为外曲线。由于内曲线抬高，中间托辊具有的 角叫内曲线抬高角。内曲线抬高，可导致转弯曲线的曲率半径减少，使转弯易于实现。但内曲线的抬高又可导致货载向外侧滚动。因此 角不宜过大。(2)在采用单托辊组的回空分支，在输送带上面，在两回程托辊加压辊，以增大托辊给予输送带的横向摩擦力。3.1.3 应急措施常采用的措施为设置立辊。输送带在曲线段向内侧和外侧跑偏时，可由侧立辊予以限制。这是一种备而不用或尽可能避免采用的措施。倘若这种措施经常发生作用，将缩短输送带的寿命。173.2 转弯曲率半径的确定转弯曲率半径是根据力的平衡、输送带的最大许用应力和不脱离托辊等三个因素确定的。当取圆心角为 的微元段输送带为分离体分析其受力时，可取其两侧曲d率半径为同值，受力情况如图 3-3a 和 3-3b 所示。作用于该段输送带上有如下诸力：输送带初张力 ，作用于该段分离体输送带的张力的增量 ，该分离1S dS体的运行阻力 ，作用于该段输送带的离心力 ，该段输送带与货载的重dWdQ力分成三部分如图 3-3b 所示 、 、 ,分别作用gqK01gq02gdqK03在各托辊上的重力各托辊给予各部分输送带的反力分别为 、 、 ，托1P23辊给予各部分输送带的离心摩擦力 、 、 。1dT23图 3-3a 输送带在转弯曲线处的受力18图 3-3b 输送带在转弯曲线处的受力承载分支输送带的微分运行阻力，按一般概念为dgqdWt0N式中 托辊每米重；tq瞬时转弯曲率半径。令 承载分支每米运行阻力，则zatzqga0则前式可改写为dWzN13对于近水平的转弯，尚应有由于存在坡度而产生的自重分力所形成的阻力，在此忽略掉相对甚小的由于 角的存在而产生的切向分力。托辊给予输送带的摩擦力本来也只在托辊处产生，不是沿输送带均布的，但由于托辊是等间距布置，且间距较少，故也仿照惯用方式等效换算成均布的。该段输送带上，货载与输送带的总重力为 ，作用于各托辊上的重gdq0力分配系数在无载时可取为 ；在有载时 与 将小4.3.21K， 1K219于 0.3，而 将大于 0.4，但总存在3K1321K各托辊对输送带的横向离心摩擦力分别为cos332211dPT的物理意义是输送带与托辊间虽可产生最大的摩擦力，但所需摩擦力按力的平衡条件可以小于该值 ； 的范围为 01。在我们的推导过程中取 为定值，后而将进一步讨论 值的机理问题。诸力在切线方向的投影和为零，于是可得dWS以式 代入上式，则13daz123诸力在法线的铅垂面上的投影和为零时，对于各托辊上输送带受力为 gdqKSd 03002 001cosincoscosinssico或 0Sqga 3为导来摩擦系数，它是一个变值，随 、 、 而变，其值为0020cosincoscosinssico3002 0010K43称 为托辊给予输送带的每米横向摩擦力，仿照式0 4300gqN由式 可知，若取 时，则 ，亦即43 1cos， 0不抬内曲线和无成槽角时，导来摩擦系数相当于摩擦系数；当内曲线抬高 角或加大成槽角 均可使 增大，即 与 的存在相当于 值的增大。由于00角甚小，实际计算时可取 。以式 代入式 ，则导出1cos233daSz0其解为0ayzeS53以 式代入 式，则转弯曲率半径为5330ayzeSN根据力的平衡条件确定曲率半径而选择有关参数时应考虑 为充分利用其摩擦力，取 ；无载时所需曲121率半径大，故取曲线段上 ，即取 ；按总转角计算曲率半径；0qq0按承载分支物料头端抵达相遇点时的相遇点张力计算曲率半径，因此相遇点张力最大；回空分支的曲率半径也应计算，如在计算承载分支曲率半径时，应采取措施减少至承载分支曲率半径最小，根据上述，按式转弯圆曲线的曲率半径应为：00VqdytegSR633.2.2 根据输送带的容许应力确定曲率半径在曲线段处，输送带的应力 由拉伸应力 与弯曲段的附加应力 组1 2成，即212N/m拉伸应力由下式确定FS12/式中 按常规计算的输送带张力， ；S输送带中承受拉伸材料的横断面积, 。F2设输送带中轴线的曲率半径为 R，当转角为任意值 时，则输送带中轴线的弧长为 。于是在转角为 时输送带上任意一点的弧长为 RL0 ,故其附加应变为Y0ERBL202则输送带的最大应力值为RBT21 7322它应该满足许用应力限制条件，即RBET21也就是BT1 83式中 输送带所受的应力；输送带宽度；B弹性模量；E输送带许用应力值；输送带拉力。1T故为便于计算， 式可改写为83lSERmax0可根据下式近似之0EE0式中 输送带拉断力， ；SN输送带拉断应变。上列关于应力问题的分析均系按平型输送带。对于槽型输送带。其所需曲率半径较平型为小，仍符合式要求，故若按式计算更无问题。233.2.3 根据曲线处外侧输送带不离开托辊验算曲率半径图 3-4 外侧输送带不离开托辊时的力学平衡图输送带横向弯曲半径， ； 成槽角， ； 输送带反抗弯曲的顺时针转矩，Rm0rad3M； 侧托辊上的微元段输送带， ； 至转角原点 之距， ； 段输送Ndl lLomdlG带重力， ； 由输送带张力产生的， ； 段输送带的向心力， ； 输送带芯层厚度，NN0b； 内曲线抬高角， ； 侧托辊与水平线所成角， 。mbradrad曲率半径过小时，有可能产生在外侧托辊上的输送带飘起而离开托辊的现象，于是产生附加向心力，致使输送带向内跑偏而不能保证稳定运转。故经上述两项计算取最大曲率半径后，尚应根据外侧不离开托辊验算。如图 3-4 所示，有三个转矩作用于曲线段外侧输送带；由于输送带张力而产生的逆时针转矩 ，这是使输送带趋向于离开外侧托辊的转矩；由于1M输送带重力而产生的顺时针转矩 ；由于输送带反抗横向弯曲而产生的顺2时针转矩 ，这后两者是保持输送带不离开外侧托辊的转矩。3在稳定运行时，应有321M24设 输送带横向弹性模量；E输送带横向惯性矩；J输送带横向弯曲的曲率半径。R则 RJEM3mN考虑到相对 甚小，为简化计算和更加可靠，取 ，则稳定运行条3 03M件为 21如图 3-4 所示，当 ，稳定运行时输送带自应紧贴于托辊内侧， 故03外侧输送带与水平线之夹角为ba0设托辊间距为 ，所对圆心角为 ，则近似有tlRlt m段输送带重力作用于托辊的分力为dldlgbldGtcos0N式中 输送带平均密度， ；03/输送带厚度， 。Bm上式中 为线路倾角，是照顾到以后的空间变向，这样该式也同样适用于水平转弯。水平时， 。， 1cos0则微分转矩dlglbRdGldMcos02 mN设外侧输送带的总宽度为带宽 B 的25倍，则 L 的变动范围为 ，于是2KBK2,0 cos2cos0002 gbRldgbRMBK mN输送带内承受拉伸材料的等效厚度BF0m式中 带芯横断面积， 。F2对于织物层输送带, 为已知，对于钢绳芯输送带，由于钢绳系密集排列，0b由上式确定。厚度比决定于下式，为已知BbF0故 段输送带的应力，参照式 为dl 7-4cos3KRElFS段输送带所产生的向心力为dldlbP0N故 的微分转矩为1MldbdlMsinsin01故转矩 为1 dlbBKREldbFS BKBK 20302 sincossin