周全申，周 玲，鄭 坤，于志杰，包金陽，陳 成

(1.河南工大設(shè)計(jì)研究院,河南 鄭州 450001； 2.河南工業(yè)大學(xué)，河南 鄭州 450001； 3.河南省焦作市技師學(xué)院，河南 焦作 454002)

波狀擋邊帶式輸送機(jī)輸送量分析與計(jì)算

周全申1,2，周 玲3，鄭 坤1，于志杰1，包金陽1，陳 成1

(1.河南工大設(shè)計(jì)研究院,河南 鄭州 450001； 2.河南工業(yè)大學(xué)，河南 鄭州 450001； 3.河南省焦作市技師學(xué)院，河南 焦作 454002)

波狀擋邊帶式輸送機(jī)是一種可以大傾角連續(xù)輸送散狀物料的設(shè)備，與普通帶式輸送機(jī)、斗式提升機(jī)、埋刮板輸送機(jī)比較，有優(yōu)越的綜合技術(shù)性能, 被廣泛應(yīng)用于散糧儲(chǔ)運(yùn)業(yè)及煤碳、化工、建材、冶金、電力、輕工等諸多行業(yè)。首次利用波狀擋邊帶式輸送機(jī)隨輸送角度不同、橫隔板間物料縱向截面積的變化規(guī)律, 得到該輸送機(jī)輸送量計(jì)算公式。計(jì)算公式涵蓋了T型、C型、TC型橫隔板形式，有助于波狀擋邊帶式輸送機(jī)設(shè)計(jì)與應(yīng)用。

散糧儲(chǔ)運(yùn)；波狀擋邊帶輸送機(jī)；輸送量；橫隔板；縱向截面積；計(jì)算公式

波狀擋邊帶式輸送機(jī)是一種可以大傾角連續(xù)輸送散狀物料的設(shè)備，是我國(guó)三十多年前引進(jìn)的裝備。波狀擋邊帶式輸送機(jī)與普通帶式輸送機(jī)、斗式提升機(jī)、埋刮板輸送機(jī)比較，有優(yōu)越的綜合技術(shù)性能, 其廣泛應(yīng)用于煤碳、化工、建材、冶金、電力、輕工等諸多行業(yè)[1-2]。近些年來,該設(shè)備受到散糧儲(chǔ)運(yùn)業(yè)的青睞, 在天津塘沽港糧食碼頭、黑龍江富錦象嶼金谷農(nóng)產(chǎn)等單位的散糧輸送作業(yè)中, 均發(fā)揮重要作用。

波狀擋邊帶是由基帶、波狀擋邊帶、橫隔板三部分組成，形成“匣型容器”(見圖1)，從而實(shí)現(xiàn)大傾角甚至垂直輸送。目前系統(tǒng)分析研究該設(shè)備輸送量的文獻(xiàn)不多[3],比較權(quán)威計(jì)算方法見文獻(xiàn)[4], 它是應(yīng)用接觸線長(zhǎng)度法計(jì)算輸送量的。本研究從分析不同輸送角度下“匣型容器”中物料縱向截面積變化入手,進(jìn)而計(jì)算該設(shè)備的輸送量(見圖2)。

1.基帶；2.波狀擋邊帶；3.橫隔板

圖2 “匣型容器”中物料縱向截面積變化

1 波狀擋邊帶式輸送機(jī)主要結(jié)構(gòu)參數(shù)

波狀擋邊帶式輸送機(jī)結(jié)構(gòu)參數(shù)主要有：橫隔板形式(圖3)、橫隔板高度H及橫隔板間距D(圖2)、波形距S(圖4)、基帶寬B及有效帶寬b(圖5) 。目前結(jié)構(gòu)參數(shù)已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化了[4](表1)。

圖3 橫隔板主要形式

圖4 波形距S

圖5 基帶寬B及有效帶寬b

基帶寬Bmm擋邊帶高mm橫隔板高Hmm有效帶寬bmm橫隔板間距Dmm波形距Smm50065080010001200140080752601201102601601502008075360120110360160150300120110450160150390200180380240220370160150540200180530240220520160150620200180610240220600300280590200180750240220740300280730400360690168210252315420426384

注：橫隔板間距常取3～6個(gè)波形距。

2 “匣型容器”中物料縱向截面積變化分析與計(jì)算公式

波狀擋邊帶式輸送機(jī)“匣型容器”中物料縱向截面積變化與輸送角度、橫隔板形式、橫隔板高度、橫隔板間距相關(guān),下面對(duì)“匣型容器”中物料縱向截面積變化作分析計(jì)算。

2.1 T型橫隔板形式

圖6為不同的輸送角度β、橫隔板高度H、橫隔板間距D, “匣型容器”中物料縱向截面積M變化示意圖。

圖6(c)中的α角是一個(gè)特殊的輸送角度,當(dāng)橫隔板上端點(diǎn)與相鄰橫隔板與基帶交點(diǎn)連線呈水平面時(shí), 其與基帶的交角定義為計(jì)算公式選擇角。輸送機(jī)的輸送角以α角為界,采用不同公式計(jì)算縱向截面積。

α=arctan(H/D)。

(1)

當(dāng)輸送角度β≤α?xí)r,在圖6(b)的狀態(tài)下,其縱向截面積為梯形,計(jì)算公式為:

L=Dtanβ,

M=0.5(2H-L)D=D(H-0.5L)。

(2)

當(dāng)輸送角度β>α?xí)r,在圖6(d)的狀態(tài)下,其縱向截面積為三角形,計(jì)算公式為:

d=H/tanβ，

M=0.5Hd。

(3)

2.2 C型橫隔板形式

圖7為不同的輸送角度β、橫隔板高度H、橫隔板傾斜角度γ(γ角常取60°)、橫隔板間距D,“匣型容器”中物料縱向截面積M變化示意圖。

在圖7(c)中，α角是一個(gè)特殊的輸送角度,是橫隔板上端點(diǎn)與相鄰橫隔板與基帶交點(diǎn)連線呈水平面時(shí),其與基帶的交角定義為計(jì)算公式選擇角。

y=H/tanγ，

α=arctan[H/(D-y)]。

(4)

當(dāng)輸送角度β≤α?xí)r,在圖7(b)的狀態(tài)下,其縱向截面積為I+II,計(jì)算公式為:

σ=180°-γ-β

L=Dsinβ/sinσ，

x=Lsinγ，

M=Ι+ΙΙ=0.5Dx+D(H-x)=D(H-0．5x)。

(5)

當(dāng)輸送角度β>α?xí)r,在圖7(d)的狀態(tài)下,其縱向截面積為三角形,計(jì)算公式為:

σ=180°-γ-β，

L=H/sinγ，

d=Lsinσ/sinβ,

M=0.5Hd，

(6)

其中γ角常取60°。

當(dāng)γ角取90°時(shí),C型橫隔板形式變?yōu)門型橫隔板形式,公式(4)、公式(5)、公式(6)式相應(yīng)變?yōu)楣?1)、公式(2)、公式(3),故T型橫隔板可以看作γ角取90°時(shí)的C型橫隔板。

圖6 T型橫隔板物料縱向截面積變化示意圖

圖7 C型橫隔板物料縱向截面積變化示意圖

2.3 TC型橫隔板形式

圖8為不同的輸送角度β、橫隔板高度H、橫隔板折點(diǎn)傾斜角度γ(γ角常取45°)、橫隔板間距D, “匣型容器”中物料縱向截面積M變化示意圖。

圖8TC型橫隔板物料縱向截面積變化示意圖

在圖8(c)中，α1角是一個(gè)特殊的輸送角度,是橫隔板上端點(diǎn)與相鄰橫隔板折點(diǎn)連線呈水平面時(shí),其與基帶的交角定義為計(jì)算公式選擇角。

α1=arctan{(H/2)/[D-(H/2)/tanγ]}。

(7)

在圖8(e)中，α2角也是一個(gè)特殊的輸送角度,是橫隔板上端點(diǎn)與相鄰橫隔板與基帶交點(diǎn)連線呈水平面時(shí),其與基帶的交角定義為計(jì)算公式選擇角。

α2=arctan{H/[D-(H/2)/tanγ]}。

(8)

當(dāng)輸送角度β≤α1時(shí),在圖8(b)的狀態(tài)下,其縱向截面積為I+ II+III, 其中I+ II與C型橫隔板形式相似(參看圖7(b)), 橫隔板高度僅為H/2),其計(jì)算公式可寫為:

σ=180°-γ-β，

L=Dsinβ/sinσ，

x=Lsinγ，

其中變量L、x的意義參見圖7 (b)。

M=D(H-0.5x)。

(9)

當(dāng)輸送角度α1<β≤α2時(shí),在圖8(d)中的狀態(tài)下,其縱向截面積為I+II,其中I與T型橫隔板形式相似(參看圖6(b)),只不過橫隔板間距D可看作(D-y), 其計(jì)算公式為:

y=(H/2)/tanγ，

M=Ι+ΙΙ=(D-y)

[H-0.5(D-y)tanβ]+0.75Hy。

(10)

當(dāng)輸送角度β>α2時(shí),在圖8(f)的狀態(tài)下,其縱向截面積為I+ II,其中I與T型橫隔板形式相似(參看圖6(d)), 只不過橫隔板間距D可看作(D-y),其計(jì)算公式為:

d=H/tanβ，

y=(H/2)/tanγ，

M=Ι+ΙΙ=0.5Hd+0.75Hy。

(11)

利用上述公式計(jì)算波狀擋邊帶式輸送機(jī)在不同橫隔板形式及規(guī)格、不同傾斜角度變化條件下, 橫隔板間縱向物料截面積(見表2)，其中γ角常取45°。

3 波狀擋邊帶式輸送機(jī)輸送量計(jì)算

如果已設(shè)定波狀擋邊帶式輸送機(jī)基帶寬、有效帶寬、橫隔板形式、橫隔板高度、橫隔板間距、波形距及輸送角度, 即可以利用上節(jié)提出的公式,計(jì)算相應(yīng)的“匣型容器”中物料縱向截面積M(m3), 將其乘以有效帶寬b(m),就可以得“匣型容器”中物料的體積,代入公式(12), 可以計(jì)算出波狀擋邊帶式輸送機(jī)輸送量Q(m3/h)[5]。

Q=3 600(Mb/D)Φv，

(12)

式中,D為橫隔板間距，m；Φ為裝滿系數(shù)；v為帶速，m/s；它們的取值也有規(guī)定的范圍[6]。

表2是利用本研究提出的計(jì)算公式編制的程序軟件, 計(jì)算的不同橫隔板形式及規(guī)格、不同的輸送角度、 橫隔板間物料縱向截面積M。如果取的波狀擋邊帶結(jié)構(gòu)參數(shù)與表2一致, 即可以用插值法計(jì)算任意輸送角度下“匣型容器”中物料縱向截面積, 再代入公式(12)計(jì)算出波狀擋邊帶式輸送機(jī)輸送量。

表2 不同橫隔板形式,隨傾斜角度變化,橫隔板間縱向物料截面積M比較 m2

注：橫隔板間距取4個(gè)波形距，C型橫隔板γ角取60°,TC型橫隔板γ角取45°。

4 結(jié)論

通過分析表2數(shù)據(jù), 可以看出在角度大于30°時(shí),T型橫隔板的理論縱向物料截面積下降顯著, 故輸送角度小于等于30°可以選用T型橫隔板形式。輸送角度大于等于30°，可以選用C型或TC型橫隔板形式。

[1] 李歡良.大傾角波狀擋邊帶式輸送機(jī)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用[J].銅業(yè)工程,2016(3)：94-98.

[2] 宋偉剛.波狀擋邊帶式輸送機(jī)的發(fā)展[J].煤礦機(jī)械,2004(2):1-4.

[3] 王 鷹.波狀擋邊帶式輸送機(jī)的設(shè)計(jì)和計(jì)算[J].起重運(yùn)輸機(jī)械,1991(10):3-8.

[4] 高學(xué)群.運(yùn)輸機(jī)械選型設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2011：816-829

[5] 韓繼財(cái).DJ大傾角擋邊帶式輸送機(jī)的性能和設(shè)計(jì)[J].純堿工業(yè),2012(5):30-32.

[6] 李金良，郭龍兵，趙春紅.大傾角波紋擋邊帶式輸送機(jī)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用[J].起重運(yùn)輸機(jī)械,2010(11):32-34.

[7] 劉 義.波狀擋邊大傾角帶式輸送機(jī)的設(shè)計(jì)選型與應(yīng)用[J].武鋼技術(shù),2000,38(1):39-41.

[8] 王 鷹.特種帶式輸送機(jī)的發(fā)展[J].起重運(yùn)輸機(jī)械,2003(9):1-4.

[9] 馬讓懷.大傾角波狀擋邊帶式輸送機(jī)的改進(jìn)[J].起重運(yùn)輸機(jī)械,2004(1):58-59.

[10] 王樹青，懷林盛，付 萍，等.大傾角波狀擋邊帶式輸送機(jī)的使用實(shí)踐[J].煤礦機(jī)電,2001(4):41-42.

Analysisandcalculationofconveyingcapacityofcorrugatedretainingbeltconveyor

ZHOU Quan-shen1,2，ZHOU Ling3，ZHENG Kun1，YU Zhi-jie1，BAO Jin-yang1，CHEN Cheng1

(1.Design and Research Institute of Henan University of Technology，Zhengzhou 450001，China； 2.Henan University of Technology, Zhengzhou 450001,China； 3. Henan Jiaozuo Technician College,Jiaozuo 454002,China)

The corrugated retaining belt conveyor is a kind of high angle continuous conveying equipment for bulk materials.Compared with common belt conveyor, bucket elevator, buried scraper conveyor, the corrugated retaining belt conveyor has a comprehensive technology of superior performance, and is widely used in bulk grain storage and transportation industry and coal, chemical industry, building materials, metallurgy, electric power, light industry, etc. The calculation formula of conveyor volume is obtained for the first time by the change law of the longitudinal sectional area of the material between diaphragms and different angles of transmission. The formulas includes T, C and TC diaphragms types,which is helpful for the design and application of corrugated retaining belt conveyor.

bulk materials transportation;corrugated retaining belt conveyor;conveyor volume;diaphragm;longitudinal section area;calculation formula

2017-07-19；

2017-11-28

周全申(1951-)，男，教授，研究方向?yàn)榧Z油食品機(jī)械設(shè)計(jì)及自動(dòng)化。

10.7633/j.issn.1003-6202.2017.12.003

S521;S379.2

A

1003-6202(2017)12-0007-05

俞蘭苓)