皮带输送机设计计算对比研究

 皮带机技术设计主要是通过理论上的分析计算，确定合理的运行参数，选出满足生产要求的输送机各个部件，或者对选定的部件参数进行验算，完成输送线路的宏观设计。设计计算一般采用概算法或逐点法进行计算，得到驱动滚筒轴功率、电动机功率和各特性点张力，为部件选型打下基础。
    在皮带机初步设计阶段，要计算出传动滚筒轴功率、电动机功率以及各特性点张力。通常采用概算法或逐点法计算上述数据，前者比较粗略，后者较精细。以某1米带宽固定带式输送机设计为例(布置图见下图)，其采用了头部传动、尾部改向、中部重锤拉紧的结构方式，设计时先后采用了两种算法，最后对最终结果进行比较，收到了较好的设计效果。
    概算法计算功率和各特性点张力
    在初步设计阶段，确定原始条件:原煤比重 γ、物料粒度X max、 输送量Q=600t/h、倾角β=16°，
    头部滚筒到尾部滚筒的水平中心距L_h=162.2m，
    垂直拉紧滚筒中心线距头部滚筒的水平距离L_h1=135.50m  
    托辊布置间距为：上托辊间距l₀=1.2m   下托辊间距l_0'=3.0m
    导料槽长度根据卸料情况布置长度L=12.0m 
    预选带速v=2.0m/s后，算出带宽B=1m。然后初选聚酯帆布带EP-200，6层，计算输送带单位长度的质量q₀=16.28 kg/m
    1.1.选择托辊
    根据运行条件及手册相关参数，先初选托辊型号，计算承载及回程托辊单位长度质量备用。
    承载托辊组转动部分单位长度的质量q_tz= 11.6 kg/m
    回程托辊组转动部分单位长度的质量q_tk= 3.7 kg/m
    承载、回程托辊组转动部分单位长度的质量q_t= 15.30 kg/m
    1.2.传动滚筒圆周力计算                                                                
    1.2.1.运输物料单位长度的质量：q=Q/（3.6×v）=83.33 kg/m
    1.2.2. 计算特种阻力: 
    特种阻力：F_s= F_τ+ F_gl+F_b=1463.2  N
    托辊前倾阻力F_τ、犁式卸料器的摩擦阻力F_b为零（均没有配置）
    受料区加速段外输送物料与导料槽侧板间的摩擦阻力：
    F_gl=μ₂×q²×g×ι_b/（10³×γ×b₀²）=1463.2 N         
    1.2.3.输送机的总圆周力：      
    首先，拟选运行阻力系数f=0.026    附加阻力系数C_N=1.54
    计算得物料的提升高度：H=46.51 m
    圆周力: F=C_N×f×L×g×[q_t+(2q₀+q)cosβ]+g×q×H+Fs=47746 N
    1.3.功率计算
    1.3.1. 驱动滚筒轴功率P=10^-3×F×v=95.5 kW
    1.3.2.电动机功率确定：     
    功率备用系数（通常取K_d=1.2～1.3）K_d=1.3
    驱动装置的传动功率（一般η=0.85～0.9） η=0.86
    电压降系数（通常ξ=0.90～0.95） ξ=  0.9
    多机功率不平衡系数（一般ξ_d=0.90～0.95），因为是单机驱动，取ξ_d=1
    电动机的总功率：N₁=K_d×P/（η×ξ×ξ_d）=160.4 kW
    选择电动机型号为YKK450-4，额定功率200 kW
    1.4.输送带张力计算：
    1.4.1.根据传动条件和垂度条件，计算最小张力S₁    
    拟选传动滚筒动载荷系数Ka=1.5、传动系数C=0.428，计算得出最小张力由传动条件确定，取S₁=C×Ka×F=30653 N
    采用垂直拉紧方式，计算回程分支主要阻力F_回=-6596 N，
    回程头部滚筒到垂直拉紧滚筒的各项阻力和F₆=-5407 N。
    1.4.2.各点张力计算              
    忽略皮带和滚筒间的摩擦阻力，在比较粗略的情况下计算各个特性点张力，如下：
    S₁=S₂=S₃=30653  N    S₄=S₅=S₆=S₇=S₈=S₉=S₁+F₆=25246 N
    S₁₂=S₁+F_回=S₁₀=S₁₁=24057 N   2.4.3 输送带最大张力           S_max=S₁₃=S₁+F=78399 N