欒天嶺

（滄州黃驊港礦石港務(wù)有限公司，河北滄州 061113）

概要：皮帶機(jī)輸送系統(tǒng)是目前專業(yè)的礦石碼頭的重要的機(jī)械運(yùn)輸設(shè)備。結(jié)合礦石碼頭皮帶機(jī)輸送送系統(tǒng)的現(xiàn)狀,深入研究分析深槽型帶式輸送機(jī)的特點(diǎn)，通過帶式輸送機(jī)的各性能特點(diǎn)分析，綜合考慮后續(xù)皮帶機(jī)建設(shè)是否可以采用深槽型帶式輸送機(jī)。

引言

隨著近年來我國港口的飛速發(fā)展，港口吞吐量位居世界第一，海上經(jīng)濟(jì)帶的不斷融合，作為承接物流運(yùn)輸?shù)母劭诖a頭，已逐步從傳統(tǒng)碼頭向現(xiàn)代化、智能化及綠色港口轉(zhuǎn)變。現(xiàn)代化的通訊手段及控制技術(shù)，為港口的科技水平與自動化化水平提供了技術(shù)保障。提高工作效率，降低物流成本，形成一體化、無縫銜接的作業(yè)體系，加快物流速度，已成為新世代港口建設(shè)的必然發(fā)展趨勢。

1 礦石碼頭皮帶機(jī)輸送系統(tǒng)現(xiàn)狀

黃驊港礦石碼頭一期工程是專業(yè)的礦石中轉(zhuǎn)作業(yè)單位，實(shí)現(xiàn)進(jìn)口礦石的“水轉(zhuǎn)鐵”裝卸作業(yè)。皮帶機(jī)輸送系統(tǒng)是礦石碼頭的主要水平運(yùn)輸設(shè)備，擔(dān)負(fù)著礦中中轉(zhuǎn)作業(yè)的主要任務(wù)。目前皮帶輸送機(jī)主要安裝形式為三托輥型式，三托輥膠帶機(jī)為 TD75、DTⅡ 型通用固定式帶式輸送機(jī)最基本的安裝形式，因其槽角較小，輸送帶易成型，托輥通用性好（中間托輥與側(cè)邊托輥尺寸一致），因而被廣泛應(yīng)用。

35°槽角的三托輥膠帶機(jī)在碼頭輸送系統(tǒng)中的應(yīng)用時間很長,它的制造、安裝以及維護(hù)技術(shù)都比較成熟，使其得以廣泛應(yīng)用。但是,隨著目前皮帶輸送機(jī)逐步向高帶速、高運(yùn)量的方向發(fā)展，現(xiàn)有的35°槽角三托輥膠帶機(jī)存在著不少問題:

（1）輸送帶跑偏情況嚴(yán)重；因設(shè)備安裝偏差、膠帶硫化接頭質(zhì)量欠佳及物料偏載沖擊等因素導(dǎo)致皮帶輸送機(jī)運(yùn)行中易跑偏,并且普通三托輥膠帶機(jī)的自糾正能力不高。跑偏帶來輸送帶的磨損，嚴(yán)重的會扯傷皮帶；皮帶機(jī)運(yùn)行沿線撒落料嚴(yán)重，造成運(yùn)輸現(xiàn)場環(huán)境污染嚴(yán)重，額外增大清掃工作量。

（2）上運(yùn)傾角受到限制；普遍35°帶式輸送機(jī)輸送物料時最大上運(yùn)傾角不大于13°。

（3）運(yùn)動阻力偏大；在一定的阻力系數(shù)下轉(zhuǎn)動慣量較大,特別是起動時的轉(zhuǎn)動慣量更大,與大槽角的皮帶輸送機(jī)相比，摩擦系數(shù)相同的情況下，接觸壓力較小，因而起動困難。

（4）運(yùn)輸能力較小；在皮帶寬度相同的情況下，在其他因素一致的情況下，槽角越小，料流橫斷面積較小，因此運(yùn)輸能力與同類槽角皮帶機(jī)相比較小。

黃驊港礦石碼頭火車輸送裝車系統(tǒng)，皮帶寬度B=1 200 mm，額定輸送量4 000 t/h，帶速4 m/s，經(jīng)過近三年的運(yùn)轉(zhuǎn)，存在的情況主要與普通三輥膠帶機(jī)類似：1、皮帶受物料落料點(diǎn)影響較大，皮帶跑偏嚴(yán)重；2、皮帶機(jī)托輥架為35°槽角，按照取料機(jī)作業(yè)特點(diǎn)，皮帶上間歇性的出現(xiàn)物料過滿，在轉(zhuǎn)接部位灑漏嚴(yán)重，造成環(huán)境污染;3、物料在皮帶上相對滑動距離較長，易造成皮帶的磨損。

2 深槽型帶式輸送機(jī)的特點(diǎn)

2.1 增大槽角可以有效的提高皮帶機(jī)糾偏能力

調(diào)整輸送機(jī)皮帶跑偏需解決可能誘發(fā)皮帶跑偏的各個方面的問題；即提高整機(jī)抵抗跑偏的能力和皮帶跑偏后機(jī)械結(jié)構(gòu)對皮帶自動糾偏回正的能力。

1）增大槽角可以有效提高皮帶的側(cè)輥抵抗能力，起到糾偏的效果

皮帶機(jī)跑偏是因?yàn)槠艿揭粋€水平側(cè)向作用力造成的，該作用力與可簡化為如圖1 所示的受力分析情況

圖1 皮帶跑偏受力分析

皮帶受到水平方向力N，其可分解為垂直于皮帶側(cè)邊的分力N1 和平行于皮帶側(cè)邊的分力N2。N2為平行于皮帶側(cè)邊的分力，其大小為N2=Ncosθ（θ為皮帶機(jī)托輥架的槽角），有公式可以看出，隨著θ的增大，可以有效降低皮帶造成皮帶跑偏的分力。因此增大托輥架的槽角可有提高低側(cè)輥的抵抗力，起到糾偏的效果。

2）增大皮帶與側(cè)托輥之間沿側(cè)托輥徑向方向的摩擦力，起到糾偏效果

如圖1 中的受力分析所示，N1 為皮帶沿側(cè)托輥徑向方向?qū)?cè)托輥的作用力。當(dāng)皮帶跑偏時，側(cè)托輥與皮帶之間的摩擦力，可由有效的抵抗皮帶的跑偏?？偰Σ亮Γ?/p>

F=N1×f

N1=Nsinθ

f—為皮帶與側(cè)托輥之間的摩擦系數(shù)

由以上公式可得，隨著θ 角的增大，摩擦力F越大，則抵抗皮帶跑偏的能力越大，對皮帶起到很好的防跑偏效果。

3）增大槽角在皮帶跑偏時可增大側(cè)邊拉力差，起到糾偏效果

在皮帶的頭尾兩端靠近滾筒的位置，皮帶處于平面狀態(tài)，皮帶兩側(cè)邊拉力相等。在皮帶機(jī)中間位置，當(dāng)皮帶向一側(cè)跑偏時，偏向側(cè)拉力會明顯減小，對側(cè)的拉力會明顯增加，兩側(cè)邊的拉力差會明顯的抑制皮帶的跑偏，起到糾偏的效果。因此槽角越大，跑帶跑偏時，其側(cè)邊拉力差值會越大，自糾偏能力則越強(qiáng)。

4）增大槽角可有效地降低皮帶機(jī)上料時偏載對皮帶跑偏的影響

皮帶機(jī)落料點(diǎn)處，物料經(jīng)上游皮帶落至下游皮帶時，在下游皮帶上，由于物料重心偏離皮帶機(jī)機(jī)架的中心線（空載運(yùn)行，皮帶機(jī)居中無問題），易造成皮帶的跑偏。對于相同的皮帶機(jī)，增大槽角會使皮帶橫截面的上開口變小，物料可偏離的范圍變小，是物料重心與皮帶機(jī)中心線更叫趨向一致，從而降低皮帶輸送機(jī)重載作業(yè)時跑偏的可能性。

2.2 深槽型帶式輸送機(jī)運(yùn)量可以提高，灑落料得到有效緩解

1）深槽型帶式輸送機(jī)運(yùn)輸能力可以得到提升帶式輸送機(jī)輸送能力計算公式：Q=A×V×ρ×η

A—皮帶承載物料的斷面面積，m2；

V—皮帶的速度，m/s

ρ—所運(yùn)輸物料的密度，Kg/m2

η—傾斜輸送機(jī)傾斜角系數(shù)。

依據(jù)上述公式，在皮帶機(jī)傾角，帶速及所運(yùn)物料相同的情況下，帶式輸送機(jī)的輸送量取決于輸送帶可裝載物料的橫截面面積。

圖2 等長3 托輥組截面圖

根據(jù)《帶式輸送機(jī)工程設(shè)計規(guī)范》GB50431[4]附錄A 中表1 可得，托輥槽角由35°提高到45°，截面積增加5 %，則相應(yīng)皮帶輸送機(jī)輸送能力可增加5 %。

2）深槽型帶式輸送機(jī)灑落料情況可有效降低

降低皮帶跑偏情況的發(fā)生可有效的減少皮帶機(jī)沿線灑落料情況的發(fā)生。增加皮帶機(jī)的槽角，皮帶成槽型更好，物料的居中性更好，皮帶機(jī)的灑落料情況能得到有效的緩解。

2.3 深槽型托輥組可減少物料與皮帶之間的相對滑動，降低皮帶磨損

在相同散貨運(yùn)載對象的情況下，摩擦力的大小主要取決于散貨物料之間內(nèi)應(yīng)力的大小。物料的內(nèi)應(yīng)力來自以下兩個方面。

一方面對于相同寬度的皮帶，隨著槽角的增加，皮帶截面的開口變小，物料在輸送帶上堆積的深度增大，物料深度的增加則可增大底層物料與皮帶之間的摩擦力，使物料達(dá)到與皮帶速度一致時，相對運(yùn)動的距離減少，則可有效降低皮帶的磨損。另一方面，物料的內(nèi)應(yīng)力還與皮帶對物料的側(cè)向擠壓有關(guān)系，槽角越大，皮帶對物料的擠壓作用越大，相應(yīng)的也提高物料的內(nèi)應(yīng)力，同樣可以減少物料與皮帶的相對滑動距離，降低皮帶磨損。

2.4 綜合效果分析

與普通帶式輸送機(jī)相比，深槽角帶式輸送機(jī)具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1）深槽型帶式輸送機(jī)的綜合糾偏能力較強(qiáng)；

2）深槽型帶式輸送機(jī)輸送量有所提高，撒落料情框可以得到改善；

3）深槽型帶式輸送機(jī)可以減低皮帶的磨損，提高綜合利用率。

3 結(jié)語

針對黃驊港礦石取裝線皮帶機(jī)目前存在的問題，綜合分析深槽角皮帶機(jī)的優(yōu)點(diǎn)，從皮帶的有效控制跑偏、減少沿線撒落料及降低皮帶磨損三個方面針對目前設(shè)備存在的問題進(jìn)行分析，為黃驊港礦石碼頭續(xù)建工程采用深槽型托輥組帶式輸送機(jī)可行性分析提供依據(jù)。