皮带输送机设计计算对比研究详细版.docx
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皮带输送机设计计算对比研究详细版
文件编号:
GD/FS-5757
(安全管理范本系列)
皮带输送机设计计算对比研究详细版
InOrderToSimplifyTheManagementProcessAndImproveTheManagementEfficiency,ItIsNecessaryToMakeEffectiveUseOfProductionResourcesAndCarryOutProductionActivities.
编辑:
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单位:
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日期:
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皮带输送机设计计算对比研究详细版
提示语:
本安全管理文件适合使用于平时合理组织的生产过程中,有效利用生产资源,经济合理地进行生产活动,以达到实现简化管理过程,提高管理效率,实现预期的生产目标。
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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Xmax、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Lh=162.2m,
垂直拉紧滚筒中心线距头部滚筒的水平距离Lh1=135.50m
托辊布置间距为:
上托辊间距l0=1.2m 下托辊间距l0'=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=16.28kg/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qtz=11.6kg/m
回程托辊组转动部分单位长度的质量qtk=3.7kg/m
承载、回程托辊组转动部分单位长度的质量qt=15.30kg/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)=83.33kg/m
1.2.2.计算特种阻力:
特种阻力:
Fs=Fτ+Fgl+Fb=1463.2 N
托辊前倾阻力Fτ、犁式卸料器的摩擦阻力Fb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:
Fgl=μ2×q2
×g×ιb/(103
×γ×b₀²)=1463.2N
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CN=1.54
计算得物料的提升高度:
H=46.51m
圆周力:
F=CN×f×L×g×[qt+(2q0+q)cosβ]+g×q×H+Fs=47746N
1.3.功率计算
1.3.1.驱动滚筒轴功率P=10-3
×F×v=95.5kW
1.3.2.电动机功率确定:
功率备用系数(通常取Kd=1.2~1.3)Kd=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ξd=0.90~0.95),因为是单机驱动,取ξd=1
电动机的总功率:
N1=Kd×P/(η×ξ×ξd)=160.4kW
选择电动机型号为YKK450-4,额定功率200kW
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=30653N
采用垂直拉紧方式,计算回程分支主要阻力F回=-6596N,
回程头部滚筒到垂直拉紧滚筒的各项阻力和F6=-5407N。
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 NS4=S5=S6=S7=S8=S9=S1+F6=25246N
S12=S1+F回=S10=S11=24057N2.4.3输送带最大张力 Smax=S13=S1+F=78399N 逐点法计算功率和各特性点张力
2.1.计算有关数值
上托辊阻力系数W'=0.04下托辊阻力系数W''=0.035
上托辊单辊转动部分质量M'=4.65kg
下托辊辊子转动部分质量M''= 11.01kg
单位长度煤重q=Q/(3.6×V)=83.33kg/m
单位长度皮带重 q0=(6×1.58+5.1+1.7)×B=16.28kg/m(EP200型聚酯帆布带,6层,上胶厚4.5mm,下胶厚1.5mm)
单位长度上托辊辊子转动部分质量 q'=3M'/l0= 11.6kg/m
单位长度下托辊辊子转动部分质量 q''=M''/10'=3.7kg/m
2.2.各部阻力计算
弹簧清扫器阻力(头部) W弹=100×B=100.0kg
物料加速阻力W物加=q×V2
/(2g)=17.0kg,
导料槽阻力 W导=(1.6B2
×γ+7)×L=101.3kg
空段清扫器阻力W空=20×B= 20.0kg
承载段部分阻力
W上=(q+q0+q')×Lh×w'+(q+q0)×Lh×tgβ=5347.3kg
空载段(头部和垂直拉紧之间)部分阻力
W下1=(q0+q'')×Lh1×w''-q0×Lh1×tgβ=-537.9kg
空载段(垂直拉紧和尾部之间)部分阻力
W下2=(q0+q'')×(Lh-Lh1)×w''-q0×(Lh-Lh1)tgβ=-106.0kg
2.3.逐点法计算张力
滚筒参数选择:
滚筒摩擦系数μ=0.35围包角α=193.62°
2.3.1.滚筒各处张力存在如下的函数关系:
S13=eμα
×S1S8=S7
S2=S1+2×W弹S9=1.03×S₈
S3=1.02×S2S10=S9+W下2+W空
S4=S3+W下1+W空 S11=1.02×S10
S5=1.03×S4S11=S12
S6=S5S13=1.04×S12
S7=1.04×S6Smax=S13+W物加+W导+W上
2.3.2.试算各特性点张力值如下:
S1=2423kgS8=2311kg
S2=2623kgS9=2380kg
S3=2675kgS10=2294kg
S4=2157kgS11=2340kg
S5=2222kgS12=2340kg
S6=2222kgS13=2434kg
S7=2311kgSmax=7900kg=77420N
经过上述张力初算,S13=2434kg,大于按照悬垂度核算的最小张力Fmin=l0×(q+q0)×cosβ/(0.02×8)=718kg,满足最小承载力条件,则最大张力Smax=7900kg。
2.3.3.功率计算
功率备用系数K=1.3,总传动效率η=0.86
传动轴功率N0=(Smax-S1)×V/102=107.5kW
电机传动功率N2=K×N0/η=162.5kW
2.4.电机选型
选择电机:
三相异步电动机,额定功率200kW
两种方法算出的电动机功率分别为N1=160.5kW,N2=162.5kW,数值接近,故选择功率200kW的电动机可行。
根据各处张力值计算滚筒处的合力后选择滚筒,前者最大张力Smax1=78399N,后者Smax2=7900kg=77420N,两者差值为979N,数值接近。
在第一种方法中,只是计算了关键特性点张力,因此之后部件选型应考虑可靠的余量;第二种方法逐项计算了各点张力,结果更为精细,可以为部件选型提供可靠的依据。
皮带机设计也是一个经验积累的过程,应根据皮带长度、运输能力、宽度、带速等选择合适的计算方法,有时还可以用不同算法对同一设计项目进行验证,使得设计结果满足错综的现场环境要求。
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