双滚筒驱动的张力分析.pdf

双 滚 筒 驱 动 的 张 力 分 析 陈长 松 上海富大同诺环境科技有限公司 上海2 0 0 0 8 2 文章编号 1 0 0 1 0 7 8 5 2 0 1 3 0 1 0 0 3 7 0 3 随着 带式输送机 向大 运量、长距离 的方 向发 展 ，带式输送机 的驱 动也 向多驱 动 、大 功率的方 向发展。为 了增大 牵引 力和 降低输 送带 的强 度 ， 大量运用 多点驱动技术 ，其 中双滚筒驱 动型式最 为常见 ，因此 ，正 确计算 双滚筒驱 动 的张力 ，对 带式输送机的设计选型尤为重要。 1 理论 分析 双滚筒驱动常用传 动形式有 2种 ，双滚筒共 同驱动和双 滚筒分别 驱动。双滚筒 共 同驱 动是 2 个滚筒之 间通过 一对 齿数相 同的齿轮 相连 ，由一 台电机驱动。张力分布如图 1所示 ，在 2只滚筒直 径相同时 ，因转 速相 同 ，则可认为 B点和 C点张 力 S 和 ．s 相等 ，输送带在滚筒 I 上 的的围包角是 滚筒 Ⅱ上 围包角 的继 续。这种结构 因两滚筒传 动 齿轮多为开式 安装 ，润 滑不 好 ，效率 较低 ，仅适 用于要求结 构紧凑 、占用 空 间小 的场合。在煤矿 井下还有部分小型带式输送机应用该型式的驱动， 其他场合基本不用。 图 1 双滚筒共同驱动张力分布 双滚筒分别驱动是 2个滚筒分 别用单独 电机 驱动 ，张力分布如 图 2所 示 ，在 总驱动功 率一定 的情况 下 ，2滚 筒 分 配 的 功 率 不 同 ，张 力 也 会 不 同。 1 获得最小张力原则 在传递的总 圆周力一 定时 ，要 使胶带 的张力 起重运输机械 2 0 1 3 1 图2 双滚筒分别驱动张力分布 最小 ，就要充分利用 围包 角。即滚筒 I和滚筒 Ⅱ 上的工作 角都 等于 围包角 。根据欧拉公式 ，滚筒 Ⅱ的分离点最小 张力为 1 5 KAF z 式中F 。 为总牵引力 ， 为防滑移系数 备 用系数 ， 、 为滚筒 I 和滚筒 Ⅱ的围包角。 滚筒 Ⅱ获得的最大牵引力为 F Ⅱ 2 S 4 e ／ U p 一1 式中F 为滚筒 Ⅱ上最大牵引力。 滚筒 I获得的最大牵引力为 F S 4 e e 一1 式中 F 为滚筒 I 上最大牵引力。 则滚筒 I 和滚筒 Ⅱ获得的牵引力之比为 一 1 2 F。 2 一 一1 根据以上公式可 知，如要获得最小 张力 ，则 需将牵引力按 以上 比例分配 ，这样很难选到合适 的电动 机 ，并 且 电机 功率 也 不相 同，使 用 极不 方便。 2 按比例分配牵引力 为了制造 、使用 和维 护方便 ，使 2只滚筒 上 的电动机 、减速器等驱 动设备一样 ，实际使用 中， 常将 2只滚筒上的驱动功率按 1 1 或 2 1的方式 分配。当按 1 1的方式分配时 ，因滚筒 I的摩擦 一 3 7 牵引力不能完全充分利用 ，故总牵引力 为滚筒 Ⅱ 最大摩擦牵引力的 2倍 F ⋯ 2 F 2 S 4 e 一1 则滚筒 Ⅱ的分离点最小张力为 一 竺 一 f e ／g 21 当按 2 1的方式分配时，在按最小张力原则 下 计 算 的 滚 筒I 和 滚 筒 Ⅱ 牵 引 力 之 比 2时，总牵引力为滚筒 Ⅱ最大摩擦 牵引力的 3倍 F q ⋯ 3 F q 2 ⋯ 3 S 4 e 一1 则滚筒 Ⅱ的分离点最小张力为 c一 J 43 f e 一 1 2 实例计算 本文借用 D T I I A型带 式输送机 设计手 册第 3 ． 1 5 ． 2节中部双传动 、垂直重锤拉紧计算 例 2 。如图 3所示 ，为某 钢铁厂高炉带式输送 机 ，中部 双滚筒 4电机驱 动，任一 台 电机 故 障， 其余 3台能继续运转。计算 中对各种 比例牵 引力 条件下胶带各点张力分别进行计算 ，技术人员对 计算结果存在异议 。 图3 某钢铁厂高炉带式输送机示意图 手册中按 照不打滑条件计算 了各 点张力，按 照上文分析实为按照张力最小原则计算各点张力 ， 但该例高 炉带式输送 机驱 动功率为按 比例分 配 ， 按照张力最小原则计算 出各 点张力没有意义 ，不 能为带式输送 机选 型提供指导。以下为按各种 比 例分配条件下的张力计算 。 根据手册计算所得圆周驱动力 F 1 7 5 6 2 1 N， 一 38 一 即总牵引力 F F 1 7 5 6 2 1 N。 1 功率配比为 1 1时 第二驱动滚筒分离点最小张力 s 1 2 1 8 8 2 N 3 e 一 e 一 。 ～一一 式中取 K A 1 ． 5 ， 0 ． 3 5 ， 1 2 2 0 0 。 ， 则 e 3 ． 4 。 |s 2 2一lSl。 1 4 2 6 9 3 N s2 2s 2 2 1 2 3 0 5 04 N 其余各点张力参照手 册计算方法得 出 ，各点 需满足胶带下垂度要求。 2 功率配比为 2 1时 。 3 ． 4 2 ，则 eP 4 o 2 1 ’ 第二驱动滚筒分离点最小张力 5 e ,u 4 o 1 1 58 8 N 一3 一 一 3 e 一 一 ～ |s 2 2 1S1 95 1 28 N s 2 25 ～ 1 21 221 2 2 0 9 N s 2 25 2 2 1 其余各点张力参 照手 册计算方法 得 出，各 点 需满足胶带下垂度要求 。 3 功率配比为 1 2时 第二驱动滚筒分离点最小张力 。 -7 3 1 7 5 N ,3 1 3 e ／ u P 2 1 一3 e , tu P z 一 1 S2 2 _ 1Sl 1 9 0 2 5 6 N 2 2 1 l S2 2S 2 2 1 2 48 79 6 N 其余各点张力 参照手册计 算方法得 出，各点 需满足胶带下垂度要求。 3 结束语 双滚筒驱动是带式输送 机驱动型式 中最 为常 见的一种 ，正确计算张力有利于设备 的选 型设计 。 本文提出的计算理论和实例可能与 D T I I A型 起重运输 机械 2 0 1 3 1 首届物 流工程国际会 议在福 州隆重举行 由中国机械工程学会、物流工程分会、北京起重运输 机械设计研究 院主办，卫华集团有限公 司、河南科隆集 团、福建龙净环 保股份有 限公司协 办 的首 届物 流工程 国际 会议 于 2 0 1 2年 1 1 月 2 0日 一 2 1日在福州隆重举行 。本次会 议以 “ 传承、创新、智慧与合作”为主题 ，来 自中国、德 国、澳大利亚、美国、日本的物流工程界专家 、学者 2 0 0 人 参加 了会议 。 出席大会开幕式 的有中国机械工程学会监事会监事 长宋天 虎先 生 ，中 国机 械 工业 联 合会 特别 顾 问 、中 国机 械工程 学会 监 事朱 森 第先 生 ，物 流 工程 分 会 理 事长 、北 京起重运输机械设计研究 院院长陆大明先生 ，交通运输 部水运科学研究院研究员陈宏勋先生 ，物流工程分会副 理事长包起帆先生，澳大利亚伍仑贡大学教授 P e t e r Wy p y c h先生 ，德国下莱 茵应用科学大学 教授 h a b i l ．H o l g e r B e c k m a n n先生 ，日本九州工 业大学教授富 田侑嗣先生， 安特优管理咨询 上海 有限公司总经理 A n d r e a s G a n z 先生 ，北京科技大学教授王国华先生，会议协办单位卫 华集 团有 限公 司 副总 裁 秦 英奕 先 生 ，河南 天 隆输 送 装 备 有 限公 司 总经 理刘 新 代 先 生 ，福 建 龙净 环 保 股份 有 限公 司总经理黄炜 先生 。 本次会议共收到国内外知名专家 、学者、科技工作者 的论文 2 0 0多篇，由中国铁道出版社和德国 S p r i n g e r出版 集团分别出版中文版和英文版论文集。2 0 1 4年将再次召开 物流工程国际会议，并确定今后每两年一届。 在 本次大会上 ，来 自中国 、澳大 利亚 、德 国、美 国和 日本 的 7位 专家 、学者 做 了精 彩 、专业 的演讲 。朱森 第监 事做了题为 “ 我国装备制造业的转型升级” 的报告；陆大 明主席做了题为 “ 新经济形势下物流工程未来走 向” 的报 告 ；德国下莱茵应用科学大学 h a b i l ．H o l g e r B e c k m a n n教授 所做 了题为 “ D e v e l o p m e n t L i n e s o f L o g i s t i c s --F i e l d s o f a c t i o n f o r t h e p l a n n i n g a n d s h a p i n g o f f u t u r e S u p p l y C h a i n s ” 的报告 ； 澳大利亚伍仑 贡大学 P e t e r Wy p y c h教授做了题为 “ R D R di a b l e a n d S u s t a i n a b l e S u p p l y o f B u l k C o mm o d i t i e s ” 的报 告 ； 日本九州工业大学 富 田侑 嗣教授 则通过 对全世 界重要 杂志近两年来关于物料搬运等领域所发表的论文进行了统 计分析；安特优管理咨询 上海 有 限公 司总经理 A n d r e a s G a n z 先 生应 邀在大会上作 了 “ MT U f o r O n一 ＆ O ff H i g h w a y B u s i n e s s i n C h i n a ” 的报告 。 在本次大会上 ，学会副理事长、北京科技大学物流研 究所副所长王国华教授发布了由物流工程学会编写的 中 国物流技术与装备发展研究报告 2 0 1 2 。 报告 总结了 近年来国内在物流仓储设备 、分拣设备、起重机械、输送 设 备 智 能输 送 、物 流信息 技术 、物 流仿 真技 术等 领域 的创新技术发展、新产品、行业未来的发展趋势 ，较详尽 地分析了电子商务 、烟草物流、冷链物流、服装物流 、医 药物流系统等相关领域对物流装备的需求。 本次 国际会议 还开 设 了三个分 论坛 ，1 5位 来 自中 国、 澳大利亚和 日本的专家、学者在分论坛上发表了演讲 ，专 业而精彩纷呈 ，各分论坛还进行 了热烈 的交流与讨 论。 物流仓储与企业供应链论坛北京邮电大学 自动化学 院的翁迅教授做了 “ 基于灰色模型的应急物资的需求预 测”的演讲；西南交通大学机械工程研究所张敏博士做的 “ 复杂生产过程质量多模型预测方法研究”的演讲；北京 科技大学粱合兰在 “ 基于混合模型的三级分布式库存优化 研究 ” 的演讲 ；广 西大 学机 械工程学 院李俚教授 做 了 “ 物 流业务交易平台数据库模型的研究与构建”的演讲。 起重技术发展论坛卫华集团有限公司秦英奕副总载 做了 “ 国内工业起 重机技术发展 方 向探讨 ” 的演 讲 ；北京 起重 运输 机械设计研究院张毅做 了 “ 桥式起 重机轻量 化技 术”的演讲，介绍国家科技支撑计划课题 “ 通用型桥式起 重机 轻量化技术及应用” 项 目的概况 ；同济 大学机 械工程 学院周奇才教授做了题为 “ 考虑悬垂效应的多段杆变幅系 统非线性计算方法”的演讲；日本隆祥泰工程技术株式会 社任永祥先生做了 “日本物流运搬机械的现状及展望”的 演讲 ；大连理工大学曹旭 阳博 士做 了 “ 基于知识 的起重机 智能设计系统开发”的演讲。 输送系统技术发展论坛河南天隆输送装备有限公司 郭金星做了 “ 第二代气垫带式输送机在氧化铝输送系统中 的应用技术”演讲；福建龙净环保股份有限公司潘仁湖博 士做 了 “ 龙净环保物料输送 技术及应用 ”演 讲 ；东北大 学 机械工程 与 自动化 学院宋伟 刚教授 做了 “ 带式输 送机非 稳 态过程行波分析方法及其仿真”的演讲；T h e U n i v e r s i t y o f N e w c a s t l e的 K e n n e t h C ．Wi U i a m g教 授 做 了 “ E x p e r i m e n t a l I nv e s t i g a t i o n o f Lo a ds o n Bu r i e d Su p po Co l umn s i n S t o c kp i l e s ” 演讲 ；太原科技大学机械工程学院孟文俊教授做了 “ 难流 动散料仓储系统卸料子系统性能分析”的演讲；国家 自然 科学基金委员会工程与材料科学部王国彪教授作了题为 机械工程学科基础研究 新进展 的报 告，重点介绍 了 2 0 1 2年度机械工程学科基金项 目的评审、资助情况与 2 0 1 3 年度科学 基金的基本政策。 带式输送机设计手册有差异 ，仅供参考。 设计手册[ M] ． 北京 冶金工业出版社， 2 0 0 3 参考 文献 [ 1 ]于励民，王得胜，刘刚华，等 ．带式输送机驱动原理 及选型设计[ M] ． 北京 煤炭工业出版社，2 0 0 3 ． [ 2 ]北京起重 运输 机械研 究 所 ． D T I I A 型带 式输 送 机 起重运输机械 2 0 1 3 1 作者地址上海市东余杭路 1 1 6 8号上海富大同诺环境科技 有限公司 邮 编 2 0 0 0 8 2 收稿 日期 2 0 1 2 0 82 3 3 9