膠帶機輸送原理分析論文

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為了提高砂石系統運行質量和減少運行成本。在霜凍期，如何處理好膠帶打滑的問題，不僅有著極其重要的經濟效果，而且可以避免無法預料的事故發生。

摘要：為了提高砂石系統運行質量和減少運行成本。在霜凍期，如何處理好膠帶打滑的問題，不僅有著極其重要的經濟效果，而且可以避免無法預料的事故發生。

前言：

膠帶輸送機工作時是靠膠帶與驅動滾筒之間的摩擦力驅動膠帶運行、帶動膠帶上的物料實現連續運輸的,驅動滾筒旋轉時,若膠帶不能與驅動滾筒同步運轉或膠帶不轉,稱之為膠帶打滑。膠帶打滑故障在膠帶輸送機事故中所占比例較大,尤其是在安裝調試過程中。

在砂石加工系統中，由于運行工期長且屬于野外作業，難免會遇到霜凍期。在此期間，由于天氣寒冷，早晨的水珠在遇到冷空氣的條件下結成冰，改變了驅動滾動和膠帶的摩擦因素，致使膠帶機打滑。打滑帶來的經濟損失是非常巨大的。因此，如何處理膠帶機打滑有著積極的作用。

主題

1．工程概況

砂石料加工系統布置在檳榔江蘇家河口水電站壩址左岸下游約1.4km處，距料場約1.2km。系統生產供應水電站建設所需混凝土及大壩墊層料用砂石骨料；加工砂石骨料的源材料來自電站壩址左岸下游約2.6km的小江平壩料場Ⅱ采區和離加工系統約700m的2#渣場回采料。砂石加工系統承擔約58×104m³混凝土（其中噴混凝土約4.5×104m³）和28.2×104m³大壩面板墊層料所需的砂石骨料。其需生產混凝土粗細骨料約125×104t，大壩面板墊層料約62×104t，其中碎石109.1×104t，砂77.9×104t。

加工系統場地布置在電站壩址左岸下游3#渣場上部的斜坡地帶，地勢總體呈東部高、西部低，前有電站主要交通道路連接2#回采渣場及小江平壩料場。整個加工系統占地面積約7.8萬㎡。粗碎車間布置在1600.00~1609.00m高程，半成品倉布置在1633.00m高程，成品加工車間布置在1618.00~1627.00m高程，成品倉、骨料稱量站布置在1614.00~1616.00m高程。

砂石加工系統設計規模為粗碎處理能力660t/h，成品骨料生產能力為450t/h（其中：砂200t/h），滿足蘇家河口水電站高峰月澆筑強度4.2萬m³混凝土和3.3萬m³大壩面板墊層料所需的砂石骨料。加工系統設備總裝機功率2850.5kw，系統最大用水量500t/h。

2．膠帶機輸送的原理

膠帶機是一種摩擦驅動以連續方式運輸物料的機械。主要由膠帶、主動滾筒、拉緊裝置、拖輥機架以及和傳動裝置等部分組成。

①輸送帶

常用的有橡膠帶和塑料帶兩種。橡膠帶適用于工作環境溫度-15～40°C之間。物料溫度不超過50°C。向上輸送散粒料的傾角12°～24°。對于大傾角輸送可用花紋橡膠帶。塑料帶具有耐油、酸、堿等優點，但對于氣候的適應性差，易打滑和老化。帶寬是帶式輸送機的主要技術參數。

②托輥

分單滾筒（膠帶對滾筒的包角為210°～230°）、雙滾筒（包角達350°）和多滾筒（用于大功率）等。有槽形托輥、平形托輥、調心托輥、緩沖托輥。槽形托輥（由2～5個輥子組成）支承承載分支，用以輸送散粒物料；調心托輥用以調整帶的橫向位置，避免跑偏；緩沖托輥裝在受料處，以減小物料對帶的沖擊。

③滾筒

分驅動滾筒和改向滾筒。驅動滾筒是傳遞動力的主要部件。分單滾筒（膠帶對滾筒的包角為210°～230°）、雙滾筒（包角達350°）和多滾筒（用于大功率）等。

④張緊裝置

其作用是使輸送帶達到必要的張力，以免在驅動滾筒上打滑，并使輸送帶在托輥間的撓度保證在規定范圍內。

其工作原理如下圖：

圖（1）

2．引起膠帶打滑的原因及影響

造成膠帶打滑的主要原因是過載、滾筒沾水、膠帶過松、拉緊力不夠以及膠帶過長等原因造成的。

總的歸結原因有兩個：一個是主觀原因；另一個是客觀原因。主觀原因就是膠帶機在運行過程中，膠帶會伸長或是負荷過重，導致膠帶機打滑；客觀原因就是環境溫度的急劇變化，導致膠帶機打滑。前者可以通過拉緊裝置（拉緊裝置必須可以自由下垂）來防止膠帶機的打滑。而后者到目前還沒有一勞永逸的有效措施。因此，研究后者有著深遠的意義。

膠帶輸送機工作時,由于各種原因引起的膠帶打滑故障如不能及時排除或預防,將會造成比較嚴重的后果。輕則損壞驅動滾筒上的包膠,重則引起斷帶。

3．探討解決在霜凍期膠帶打滑的方法

解決膠帶機打滑，就是增加驅動滾動的摩擦力。

從力學的角度

f=μN

f------加在驅動滾筒上的摩擦力（單位：N）

μ-----摩擦因素（由介質決定）

N------加在驅動滾筒上的正壓力（單位：N）

可以看出增加驅動滾動的摩擦有兩種，第一就是增加正壓力（也就是將皮帶和膠帶拉緊）；第二種就是改變摩擦因素。在這兩種增大摩擦的方法中，對于膠帶過度的張緊，會降低膠帶的壽命。因此，增加正壓力（拉緊）是有一定的限度的。在霜凍期，由于接觸面非常的光滑，拉緊并不起作用。所以，只能選擇后者。而后者是要改變摩擦因素，摩擦因素是由介質決定的。改變摩擦因素有兩種：加入新介質和改變接觸面的粗糙度。在砂石加工系統中，加入細砂介質，最為方便又不影響皮帶。雖然加砂可以防止皮帶和膠帶的打滑，但由于砂石加工系統中，膠帶較多，一條一條地處理，既費時又浪費大量的人力物力。因此，尋找一種有效的方法尤其重要。

現根據實際情況提出四種方案（幾種方案都是以增加摩擦因素μ為目的的）:

第一種:就是在驅動光面滾筒上鉆孔。

第二種:就是在驅動滾筒上包膠。

第三種:就是在驅動滾筒上包膠并把膠做成人字。

第四種:就是在驅動滾筒上包膠并把膠做成人字以及在膠上鉆小孔。

比較：第一種，由于光面是鐵表面，與膠相互接觸，在霜凍期由于溫度引起表面光滑，導致皮帶打滑，此種不可取。第二種和第三種已經都實驗過（現在用的就是第三種），在非霜凍期效果還可以，但在霜凍期效果就不明顯。第四種雖然和第三種差不多，但由于有一個一個的孔，在大氣壓的作用下讓皮帶與驅動滾筒上的膠面吸附在一起，起到既能增加摩擦因素μ，有能增加正壓力的效果，從根本上解決了霜凍期皮帶打滑的問題。

現對第四種方案進行說明：

a．孔的個數確定

在驅動滾筒上是否鉆的孔越多越好呢？

根據力學f=μN，是否可以找到既能增加摩擦因素又能增加正壓力的方法。現假設在驅動滾筒上鉆一個盲孔（盲孔頂部要求無毛刺），現在對盲孔、膠帶及驅動滾筒進行受力分析。如圖（2）

圖（2）

設大氣壓強為P0，孔的面積為S，正壓力為N，摩擦力

為f，根據作用力與反作用力，加在皮帶上的力f’=f，設在

沒有鉆孔之前的摩擦因素為μ，鉆孔之后的摩擦因素為μ’。皮帶壓縮后的壓強為P1，體積為V1，壓縮前的體積為V。

當皮帶轉至把孔全封閉后，孔內的空氣會被擠出。會導致孔內的空氣減少，壓強也就會減小，即P1減小。致使在皮帶上形成一個壓差P。壓差為：

P=P0-P1------------①

加在皮帶上總的壓力為：

N總=N+PS------------②

由①②可以得到

N總=N+PS=N+（P0-P1）S------------③

在沒鉆孔之前的摩擦為：

f前=μN----------④

在沒鉆孔之后的摩擦為：

f后=μ’N總=μ’[N+（P0-P1）S]----------⑤

對于等式④⑤中，由于鉆孔后，在皮帶上形成一個壓差。導致皮帶稍微變形，導致接觸表面粗糙度增大，這樣就增加了驅動滾筒的摩擦因素μ。與此同時，由于壓差的作用，在皮帶表面形成一個額外的正壓力，且此正壓力和外界負荷成正比關系。若是鉆n個孔，其摩擦力就變為：

f總后=nf后=nμ’N總=nμ’[N+（P0-P1）S]----------⑥

從上面⑥式可以看出，摩擦力的大小與孔的個數成正比，若摩擦力大于皮帶的最大拉力就有可能拉斷。因此，在鉆孔的時候要嚴格控制孔的個數。其個數：

n≤F皮帶張力/μ’[N+（P0-P1）S]

b．孔的位置分布

根據砂石系統膠帶機的運行規律，一般驅動滾筒和皮帶之間有一個包角α，以包角的兩邊界為界限，在包角內鉆孔。分布如圖：

下圖為驅動滾筒展開圖：

孔

包角

上邊界

包角

下邊界

圖（3）

這樣布置便于膠帶在運行的過程中，孔交換的起作用。

4．結束語

以上述的方法，膠帶機在調試和運行的過程中，大大地減小了膠帶機的空轉時間。不僅節約了成本，而且大大地減小了事故的發生。

參考文獻：

[1]：《膠帶機輸送打滑故障分析》作者：李品