带式输送机起动特性对输送带张力影响的研究

带式输送机起动特性对输送带张力影响的研究

石文斌

中冶南方（湖南）工程技术有限公司湖南湘潭411100

摘要：带式输送机应用广泛，冶金、煤炭、港口货物运输以及电力设备等地都可以见到带式运输机的身影。带式运输机的用途是用来进行散装货物的连续运输，提高带式运输机的性能，对我国各行各业有着非常重要的影响。目前随着科技的发展，带式运输机正朝着高功率、大运输距离的方向发展。本文通过对带式运输机的主要结构进行介绍，探讨了带式输送机起动特性对输送带张力的影响，希望能够起到一定的作用。

关键词：张力；特性；带式输送机

带式运输机是运输货物中最常见的一种设备，被广泛应用在码头卸货、冶金、矿山等需要大批量进行货物运输的行业之中。带式运输机从上个世纪80年代起就得到了突飞猛进式的发展，种类逐渐变得繁多，功率、运输距离、运输量都得到了显著提高。

1带式输送机的主要结构

1.1输送带

在带式运输机中，输送带起着承载货物和牵引货物的作用，所以对输送带有一定的要求，必须具备承载货物的强度和韧性。输送带包括两个部分，主要是坚韧的芯体和具备一定摩擦力的覆盖层。

1.2托辊和支架

用于支撑输送带上的货物，使其能够保持一定的角度平稳运行，并且支撑起整个带式输送机。

1.3传动装置

传动装置是在电动机的作用下，将电动机的动能转化到输送带上的装置，由电动机、传动滚筒、联轴器、减速器等几部分构成。带式输送机在不断发展过程中发展出了多电动机传动装置，增大了传输效率和传输距离，并且能够有效简化带式输送机的结构。传动滚筒分为单滚筒和双滚筒，其构造较为简单，但是不可缺少。

1.4拉紧装置

输送带必须具有足够的张力才能够保证自身的运输能力，拉紧装置就是保证输送带张力的装置，同时固定了输送带的位置，使其不会由于过于松弛而脱落，保证了输送机的正常工作。拉紧装置分为机械拉紧式和重锤拉紧式，不同的拉紧装置所起的作用也不一样。

1.5清扫装置

输送带在运转时通常会由于货物的原因变得带有很多污秽，从而影响到了带式输送机的使用情况，需要用清扫装置进行清扫，防止污物对输送带以及带式运输机的其他部分造成污染，对传动装置造成磨损，影响带式输送机的正常使用。通常情况下会在滚筒的后面设置清扫装置进行输送机带面的清洁。

2输送带动力学模型

随着目前带式输送机的发展，其输送距离、输送速度、运输量以及运输成本都大大增加，需要加大对带式输送机的投资成本，使其特性增强，满足不断升高的货物运输需要。在带式输送机的实际应用中，由于其技术水平的不断提升，需要建立起明确的输送带动力模型，以提高输送带的动特性。输送带的动特性对于输送带的整体性能非常重要，影响着带式输送机的正常使用。在电动机发动的过程中，输送带开始在静摩擦力的作用下运转，同时伴随者由于压力而带来的各种机械振动，如果机械振动超过了输送机所能承受的符合，就会对输送机的传输性能和传输距离造成影响，甚至对输送机的零部件造成破坏，使输送机无法正常运转。所以，为保证输送机的正常运转，需要对其进行动力学模型分析，分析其力学特性。

输送带的质量在很大程度上决定了输送机的性能，越大型的带式输送机，输送带的性能越好，通常情况下是用钢丝绳构造成为带芯制作而成，增强了输送带的韧性和强度。在覆盖胶的使用材质选择上，为了保证输送带的高性能，通常使用带有粘弹性的橡胶材料，增大输送带的传输效率。在科技的发展中，输送带能够传输的距离越来越大，传输的货物也越来越多，所以在计算输送带的动特性的时候，要把充分考虑输送带附带的其他粘弹性、拉力、压力等重要特性，而不能仅仅把输送带看成一个传输体，这样将无法得到正确的计算结果。简而言之，计算输送带的特性的过程中要充分考虑输送带的动特性和静特性，多方面进行输送带特性的计算。

在对输送带的静特性进行计算的过程中，要充分了解静特性的含义。当输送带由于受到外力的作用而变得运行缓慢，逐渐趋于静止的过程中，输送带与传送装置各部分之间的静应力和静应变之间的力学关系就表现出输送带的静特性。以输送带的静特性为基准，可以计算出输送带在再次加上应力之后的应变特性随时间的变化，从而计算出输送带的输送性能同输送带材料、输送频率以及温度之间的关系。经过计算可以知道，这种应变曲线是非线性的，并且具有一定的滞后性、。蠕变特性和松弛特性，通过这种关系建立起关于输送带静特性的数学模型，从而准确描述了输送带的力学特征。通过综合考虑各方面的因素，保证输送带带芯和覆盖膜应变的一致，从而建立起科学合理的输送带动力模型。

3带式输送机连续模型的动力学方程

带式输送机的结构虽然并不复杂，但是其动力学过程非常复杂，建立起动力学模型不是一件容易的事情。可以采用把带式输送机看做一个机电系统，把输送带看做一个发生了几何变形的杆，其上的力是沿着输送带进行纵向分布的聚云力分布系统，而对于带式输送机的驱动装置、拉紧装置和滚筒则可以看成刚体，通过选取合适的坐标系，来进行带式输送机的动力学模型模拟。选取坐标系的方式有两种，一种是在坐标原点建立坐标系，一种是以带式输送机静力平衡的点作为坐标原点建立坐标系。

带式输送机可以被看做一个弹性连续体，将其拉紧装置设置为重锤式拉紧装置，并且分析输送机的初始条件和边界条件，从而确定滚筒的运动状态。在输送机初始运动的时候，可以通过分析输送带的传输距离和传输速度，来进行输送带运动情况的分析。从输送带的位移和速度为零开始，分析输送带的驱动力和惯性力，进而分析其启动特性对输送带张力的影响。通过分析计算可知，带式输送机的启动时间和启动加速度对其张力的变化影响很大，不同的带式输送机驱动装置也会产生不同的输送带张力。所以在启动输送机的过程中，应该有效控制输送机平稳启动，减小启动过程中的惯性力和冲击力，更有利于提高输送带的启动张力。

输送带的强度由输送带的最大安全系数决定，如果输送带的安全系数过大，会对输送带的产生更高的要求，提高了输送带在运行过程中的阻力和拉力，对驱动装置的驱动力要求也更高，从而使输送带的投资成本增加。但是过高的驱动力会造成在启动该过程中张力大于输送带摩擦力而使输送机失效，损坏滚筒、轴承等部件。所以，在设计过程中，要计算好输送带张力和驱动力之间的关系，使带式输送机各部分之间完美配合，从而减小投资成本。另外，对于不同的输送带类型，应该按照不同的标准去设计输送带的安全系数，以使其能够更好地产生张力。

4动力学仿真实现平台

通过动力学仿真实现平台可以得到起动时间对输送带张力的影响主要表现。起动时间只对起动过程中输送带受到的动张力有影响，延长起动时间可以减缓带式输送机在起动过程中的波动；起动速度对输送带张力的影响。带速越高，波动越大，从而输送带受到的动张力越大，对输送带的要求越高。货载越重，输送带所受的动张力和稳定运行时的张力越大，通过载荷的大小可以计算出其受到的动张力大小，以确定合理的输送带的安全系数。

5总结

带式输送机是以输送带作为牵引和承载机构的一种连续输送机械，它是输送散装物料的主要设备之一，自带式输送机问世以来，它已经在各行各业得到了广泛的应用。本文对带式传输机的启动特性做了一系列的探讨，分析了其对传输带张力的影响，得出应该有效控制输送机平稳启动，减小启动过程中的惯性力和冲击力，更有利于提高输送带的启动张力的结论。

参考文献：

[1]李峰.带式输送机起动特性对输送带张力影响的研究[D].太原理工大学，2011.

[2]王宇明.浅谈带式输送机起动特性对输送带张力影响[J].华章，2012（9）.

[3]北京起重运输机械研究所.DTII（A）型带式输送机设计手册[M].冶金工业出版社，2018.