圆管带式输送机结构设计

圆管带式输送机结构设计*邓春芳北京信息科技大学北京100192摘要:在普通带式输送机设计的基础上，论述了圆管带式输送机的特点与工作原理，讨论了圆管带式输送机的主要零部件托辊组、滚筒、输送带的结构和过渡段、托辊间距的设计。关键词:圆管带式输送机;托辊;滚筒;过渡段中图分类号:TH222文献标识码:A文章编号:1001－0785(2013)12－0031－04Abstract:Basedonthedesignofordinarybeltconveyor，thepaperdescribesthefeatureandworkingprincipleofpipebeltconveyor，withdiscussiononthedesignofstructuresofmajorpartsofpipebeltconveyersuchasrollersetanddrum，andconveyingbelt，andtransitionsectionandrollerspace．Keywords:pipebeltconveyor;roller;drum;transitionsection随着现代化发展水平的提高和国民环保意识的增强，绿色设计成为重要议题。圆管带式输送机克服了普通带式输送机的一些缺点，广泛应用在许多行业。许多国家开发研制了多种形式的封闭型带式输送机，其中应用最普遍的是圆管带式输送机。我国在2003年颁布了清洁生产促进法规，要求不断采取先进设计、工艺技术与设备，改善管理，从源头减少污染物的产生和排放，减轻和消除对身体和环境的危害。圆管带式输送机正好符合这一绿色设计理念。圆管带式输送机输送带由托辊导向，经过滚筒时的平形输送带通过托辊组逐渐变成圆管形状。本文讨论最常用的六边形布置的托辊组围成的圆管带式输送机。它除了具有普通带式输送机的优点外，还具有密闭大倾角输送、运行可靠、噪声低、不跑偏、结构紧凑、占地面积小、空间转弯、双向输送物料等特点。其工作原理与普通带式输送机一样，均由驱动装置、传动滚筒、改向滚筒、拉紧装置、输送带、托辊组和机架等组成。都是［1］靠摩擦驱动使输送带及其上的物料移动。不同之处是输送带要卷成圆管状，因而头部和尾部过渡段安装不同槽角的托辊组，中间成形段安装六边形托辊组。本文提出的圆管带式输送机所采用的托辊组设计、滚筒尺寸、输送带结构、过渡段长度及托辊的布置形式与普通带式输送机也有所不同。1托辊组设计1.1五边形托辊组面板的设计五边形托辊组是过渡段到成形段的最后一个托辊组，其最上面的两个托辊的设计安装有两种方案。方案1:面板上面安装托辊有4个长孔，其中与水平线夹角分别为55°、60°，见图1，此面板的设计在焊接过程中有前后之分，要与输送带的搭接方向一致，是目前常用的。新提出的方案2:五边形托辊组面板上只有2个长孔且其长度要比方案1中长孔的长，与水平线夹角都为60°，见图2，此方案在加工和安装过程中比方案1简单，焊接过程中没有前后之分，根据输送带的方向调整螺栓在长孔中的位置即可。图1方案1*北京市教委科技计划面上项目(71E1310959)《起重运输机械》2013(12)—31—条输送带上有几百个甚至上千个六边形托辊组，可见开口方向的改变可省去大量标准件和压板，还节省了装配维修时间。1.3架板长孔开口方向与输送带运行方向的关系在托辊轴与架板的装配中，为了使托辊轴与架板保持相对静止，不易随着托辊的运动从架板上滑出，就必须保证托辊架板上长孔开口方向与输送带运行的方向相反。为此，有两种方案可以图2方案2实施，方案1:承载段和回程段托辊架板上长孔的开口方向不变，但使承载段与空载段的托辊分别1.2托辊组架板长孔开口方向设计安装在板的两侧并与输送带运行的方向相反。方托辊组架板上安装托辊轴的长孔目前大多数案2:使承载段与空载段的托辊组安装在板的同一向上开，见图3，调整为向侧面开后(见图4)既侧，但使承载段托辊架板上长孔的开口方向与空可以降低架板的高度，缩小装配空间，又省去了载段托辊架板上长孔的开口方向(图4)正好相安装需要的大量标准件和压板。当长孔向上开时，反，并与输送带运行方向相反，见图5。安装一个托辊需2套标准件(螺栓、螺母、垫圈)和1个压板，每一个六边形托辊组上至少需要12套标准件(螺栓、螺母、垫圈)和6个压板，一图5空载段托辊架板上长孔的开口方向2滚筒通常输送物料时圆管带式输送机的输送带会1.压板2.标准件产生左右扭转现象，因此，在头部滚筒处输送带图3向上开口的托辊组图4向一侧开口的托辊组图6圆管带式输送机滚筒尺寸示意图—32—《起重运输机械》2013(12)会出现横向移动，所以，用于圆管带式输送机的滚筒的宽度要比普通带式输送机的宽，见图6，这样，头部卸料槽内部各个宽度尺寸也相应加大，见表1。［2］mm表1部分圆管带式输送机滚筒尺寸圆管直径ABCH150600750850500，6502007809301080650，800250100011501300650，800300110012801450800，1000350130014801650800，10004001600180020001000，12005001850220024501200，14003输送带圆管带式输送机的输送带既是承载构件，也是牵引构件。输送带在运转过程中所受载荷比较复杂，它受纵向的拉伸应力和径向滚筒或托辊的横向弯曲应力。因此在圆管带式输送机的设计中，为了保持输送带通过托辊组时形成圆管状，再通过过渡段形成平面，输送带要有以下特点:1)适当的横向刚性，运行过程中保持稳定的圆管形状;1.内覆面胶2.芯体层3.端部特殊结构A4.外覆面胶图7织物芯输送带结构650、800、1000、1200、1400、1600、1800、2000、2200mm。传统输送带两边的搭接长度为管径的1/2左右，最新实验表明，从650mm到2200mm输送带的搭接长度调整见表2［4］。表2带宽、圆管直径与搭接长度关系mm带宽圆管直径搭接长度650145～15050800190～2001001000240～2501101200300～3101201400360～3651301600400～4201401800477～5001502200590～6001602)良好的弹性和纵向柔韧性，带体能承受长期的反复弯曲;3)较好的抗疲劳和耐磨性能，以承受4过渡段长度长期日光照射、风吹雨淋及物料对输送带的摩擦圆管带式输送机输送带从平形逐渐变为U形等。为了满足以上要求，输送带采用的抗拉体(芯层)除了有织物芯和钢丝绳芯外，近几年又出或从U形逐渐变为平形的长度称作过渡段长度。现了新材料芳纶带芯，芳纶是芳香族聚酰氨简称，过渡段长度的设计与输送带的管径、类型及允许具有合成纤维和钢丝的优点，强度高，相对密度伸长率有关。实验证明:过渡段太短，输送带边和变形小，耐腐蚀，是圆管带式输送机输送带的缘会产生较大的附加张力，容易过早地疲劳损坏，理想骨架材料。圆管带式输送机的输送带与普通甚至产生撕裂;过渡段太长，输送线路成形段的密封长度就会缩短。因此，过渡段的合理设计对带式输送机的输送带在结构上的区别见图7［3］。织物带的芯层成阶梯状，中间厚，边缘芯层薄，从输送带的寿命和线路的布置至关重要。过去设计而具有良好的柔性，边缘搭接部分有较好的密封是根据经验:对织物芯输送带，取过渡段长度大性。边缘A处还应具有耐磨损性能，以增加输送于圆管径的25倍;对钢丝芯输送带，取过渡段长带的使用寿命。度一般大于圆管径的50倍。最新研究实验的钢丝国内圆管带式输送机ISO标准带宽为500、绳芯输送带过渡段长度见表3［4］。《起重运输机械》2013(12)—33—表3钢丝芯输送带过渡段长度管径/mm150200250300350400500600700850过渡段长度/m4.76.37.89.410.912.515.518.521.5626.115托辊组间距托辊组间距的确定就是托辊组如何沿输送带纵向布置的问题，即设计相邻两个托辊组沿输送带纵向方向的距离。圆管带式输送机托辊组间距主要包括:六边形托辊组(成形段)间距、过渡段托辊间距、弯曲段和受料处的托辊间距。5.1六边形托辊组间距正常的直线段六边形托辊组间距简称托辊间距，圆管带式输送机成形段多采用六边形托辊组。在直线段下面的托辊起承载作用，而上面的托辊主要是保持输送带成圆管状。影响托辊间距的主要因素是输送带管径和物料的堆积密度。输送带围成圆管状，其刚度增加了，因而托辊组间距可以设计得比普通带式输送机的托辊组间距大些，且随着管径的增大而增大，同时随着物料密度的增大而减小。六边形托辊组直线段托辊间距与管径、物料堆积密度间关系见表4。对于圆管带式输送机弯曲成形段，六边形托辊组间距设计应小于标准直线段间距a，一般取a弯＜(0.6～0.8)a，弯曲半径值小时取小值，反之取大值。表4［4］六边形托辊组直线段托辊间距托辊间距/m托辊直径/mm管径/mm1200﹤γγ＞150063.5﹤15001501.221.2263.52001.531.2288.92501.831.3788.93001.981.6888.93502.291.6888.94002.521.83112.55003.202.21112.56003.662.51139.17004.192.27165.18505.033.51177.8注:γ为堆积密度(kg/m3)—34—5.2过渡段、受料处托辊间距圆管带式输送机过渡段承载托辊组通常是由一系列平形托辊、槽形托辊组逐渐过渡到五边形托辊组，直到最后成形段六边形托辊组形成的。过渡段托辊组间距一般为正常密闭段托辊间距的二分之一。在受料点，通常采用缓冲托辊，托辊布置应使输送带保持稳定，在导料槽的全长输送带应和导料板接触。合理设计受料点的托辊间距，能够减少导料槽挡板下面的漏料和输送带覆盖胶的磨损，并使托辊承受物料的冲击。托辊间距通常为300～500mm［5］。6结束语圆管带式输送机是20世纪70年代开发的一种新型带式输送机，其主要零部件的设计涉及到圆管带式输送机诸多理论知识和实践经验，本文对圆管带式输送机部分主要零部件的结构设计进行了论述和分析，但还有许多方面需要不断地探索和完善。参考文献［1］宋伟刚．散装物料带式输送机设计［M］．沈阳:东北大学出版社，2003．［2］王鹰，杜群贵，韩刚，等．环保型连续输送设备———圆管带式输送机［J］．机械工程学报，2003，39(1):149－158．［3］王鹰．封闭性带式输送机技术发展概况［J］．起重运输机械，2001(3):1－7．［4］张钺．新型圆管带式输送机设计手册［M］．北京:化学工业出版社，2007．［5］王鹰，孟文俊．日本石桥公司的圆管带式输送机［J］．起重运输机械，1991(1):17，18．［6］宋伟刚，陈洪亮．密闭带式输送机的分类及特性分析［J］．硫磷设计与粉体工程，2009(3):14－19．［7］宋伟刚，于野，战悦晖．圆管带式输送机的发展及其关键技术［J］．水泥工程，2005(4):44，45.作者地址:北京海淀区清河小营东路12号邮编:100192收稿日期:2013－04－04《起重运输机械》2013(12)