文章编号: 1003�0794( 2000) 05�0004�03
长运距带式输送机运行阻力的计算与分析
王锡法
(兖州煤矿机械厂, 山东 兖州 292109)
摘 要: 根据我国煤矿带式输送机的特点,通过对长运距大功率带式输送机主要运行阻力的
计算和分析,提出了带式输送机不同工况下的运行阻力系数的选取方法。
关键词: 长运距; 运行阻力; 运行阻力系数
中图号: TD528+ �1 文献标识码: A
1 � 问题的提出
近年来,随着综合机械化采煤的迅速发展,矿井
运输设备特别是带式输送机, 正向长运距、大功率、
高效率的方向发展, 那么对长运距、大功率带式输送
机的设计计算, 特别是对输送带运行阻力的计算必
须准确,否则输送机的各点张力计算和功率计算误
差较大,带式输送机的技术经济指标和运行成本就
达不到用户的要求, 因此, 设计长运距、大功率带式
输送机时, 必须对输送机的运行阻力进行详细分析
和计算。
2 � 计算方法
带式输送机牵引阻力的计算是带式输送机设计
计算的基础和关键, 根据设计任务的不同和带式输
送机的特点,带式输送机牵引阻力计算通常有:近似
计算和精确计算。近似计算适用于带宽较小、运距较
短的带式输送机的设计或带式输送机的选型设计,
而对于长运距、大功率的带式输送机,必须根据输送
机的具体工作条件进行详细地分析和精确的计算。
设输送机有 n 段(包括上运段、下运段、凸弧段
和凹弧段等) 且每段载荷均布( q g = 常值) , 则承载
段主要阻力
Fhz = �n
i= 1
f ili [ q ro i + ( qb + qg ) cos�i ] (1)
式中 f i � � � 各区段的运行阻力系数
li � � � 输送机各区段长度, m
qro i � � � 输送机承载分支各区段托辊旋转部分
单位质量,N/ m
qb � � � 每米输送带质量, N
qg � � � 每米输送物料的质量, N
�i � � � 输送机各区段在运行方向上平均倾
角, ( )
� � 回程段主要阻力
Fhk = �n
i= 1
f i!li ( qrui + qbcos�i ) (2)
式中 q rui � � � 输送机回程分支各区段托辊旋转部
分单位质量, N/ m
则主要阻力
� � Fh = Fhz+ F hk ( 3)
从式( 1)、式( 2)、式( 3) 可以看出, 输送机各区
段 qb、q g、l i、�i、qro i、qrui是已知的, 但是各区段的 f i
及f i!不同,应根据各区段的工况条件进行选取。
3 � 运行阻力系数
在美国、德国、澳大利亚及日本称运行阻力系数
为阻力系数, f 的选取是根据输送机安装、制造及工
作环境等条件给出经验数据, 但各国取值也不完全
相同,我国MT/T467 � 1996
标准
excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载
中,推荐运行阻力系
数见表 1。
Improvement and design of supporting system on zhangzhuang
coal mine hoisting sheave 4 000 mm
CHEN Yuan_jing, WANG Ling
(The Machiney Plant of Xinwen Mining Group Co. , Ltd, Xinwen 271222, China)
Abstract:Through careful calculations, sliding bearing is replaced by rolling ones. And check l ifetime of bearing
and rigidity of ax is after improvedin this paper.
Key words: rolling bearing; rigidity; l ifetime
∀4∀� � � � � � � � � � � � � � � � 煤 � � 矿 � � 机 � � 械 � � � � � � � � � � 2000年第 5期 �
表 1 � 运行阻力系数
Tab� 1� Running resistance factor
输送机工况 f
驱动装
置为电
动工况
工作条件和设备质量良好, 带速低、物料
内摩擦较小 0�020 ~ 0�023
工作条件和设备质量一般, 带速较高, 物
料内摩擦较大 0�025 ~ 0�03
工作条件恶劣, 多尘、低温、湿度大、设备
质量较差,托辊成槽角大于 35 0�035 ~ 0�045
驱动装置为发电工况 0�012
从我国现行的标准中,对长运距、大功率带式输
送机的功率计算误差较大, 因此对运行阻力系数 f
必须从理论上进行详细分析和选取。
4 � 输送带运行阻力的组成
输送带是输送机的承载和牵引部件, 由于输送
带是个不完全弹性体, 在纵横方向的刚度都是有限
的,因此运行的输送带在托辊组之间产生变形,即悬
垂和槽形变缓, 并且大约在跨度中间曲率达到最小
值。输送带的变形将产生能量损失,损失的这部分能
量可用输送带变形阻力来表示。
输送带上的松散物料将随着输送带的变形同样
产生变形,使物料产生振动和冲击,由于物料的变形
引起不可逆变的能量损失, 这部分能量损失可用物
料的变形阻力来表示。
输送带拖动托辊旋转, 托辊的转动将对输送带
产生阻力,称为托辊转动阻力,同时托辊与输送带下
覆盖胶接触处将产生压入变形, 造成不可逆变的能
量损失,这部分能量损失称作托辊压入输送带的阻
力。
输送带的运行阻力, 主要由以上4种阻力组成,
其中物料和输送带的变形阻力及托辊压入输送带
(下覆盖胶较厚) 的阻力是主要的, 其次是托辊转动
阻力。
5 � 运行阻力系数 f 的确定
从以上各输送带阻力的形成来看, 影响输送带
运行阻力及运行阻力系数的主要因素应是输送带的
张力、承载单位载荷、托辊间距、输送带运行速度、侧
托辊倾角、输送带纵横方向的刚度、物料特性及输送
机使用条件、安装质量和环境温度等。
由于影响运行阻力系数 f 的因素很多而且很复
杂,有些因素可通过经验公式进行推导计算, 有些因
素可通过计算机建立微分方程组进行推算求解, 有
些因素是通过大量的实验测试进行确定,总之,运行
阻力系数 f 的确定相当复杂和困难, 目前国内外对
输送机主要运行阻力计算时, 运行阻力系数的选取,
还是通过对各种工况条件进行分析后靠设计人员的
经验进行选取。根据我国煤矿井下用带式输送机的
工作特点和我国煤矿机械的制造水平, 结合我们多
年设计制造的经验, 运行阻力系数的选取如表 2所
示。
表 2 � 带式输送机运行阻力系数
Tab� 2� Running resistance fctors of belt conveyor
输送机运行工况
承载分支阻力系数 f ,回程分支阻力系数 f !
地面用固定
输送机
井下用固定
输送机
井下顺槽用
输送机
驱
动
装
置
为
电
动
工
况
工况( 1) :
a输送机安装质量良好
b物料内摩擦较小
c单位载荷 # 500 kg/ m
d输送带速度 # 5 m/ s
e托辊槽角 35
f输送机倾角 # 5
g输送带张力满足不打滑条件, 且输
送带下垂度是托辊间距的 1%
h环境温度 ∃20
f = 0. 018
f != 0. 016
f = 0. 021
f != 0. 018
f = 0. 024
f != 0. 021
工况( 2) :
a输送机安装质量良好
b物料内摩擦中等
c其他同( 1) 中 c、d、e、f、g、h
f = 0. 019 5
f != 0. 016
f = 0. 022 5
f != 0. 018
f = 0. 025 5
f != 0. 021
工况( 3) :
a输送机安装质量良好
b物料内摩擦中等
c ( 1) 中 c、d、e、f、g、h有 1条及 1条以上
不能满足
f = 0. 020
f != 0. 018
f = 0. 023
f != 0. 020
f = 0. 026
f != 0. 021
工况( 4) :
a输送机安装质量良好
b物料内摩擦较大
c同( 2) 中 c
f = 0. 022
f != 0. 016
f = 0. 024
f != 0. 018
f = 0. 028
f != 0. 021
工况( 5) :
a输送机安装质量良好
b物料内摩擦较大
c同( 3) 中 c
f = 0. 023
f != 0. 018
f = 0. 025
f != 0. 020
f = 0. 029
f != 0. 025
工况( 6) :
a输送机安装质量一般
b其他同( 1) 中 b、c、d、e、f、g、h
f = 0. 023
f != 0. 019
f = 0. 025
f != 0. 021
f = 0. 028
f != 0. 024
工况( 7) :
a输送机安装质量一般
b其他同( 2) 中 b、c
f = 0. 024 5
f != 0. 019
f = 0. 026 5
f != 0. 021
f = 0. 029 5
f != 0. 024
工况( 8) :
a输送机安装质量一般
b其他同( 3) 中 b、c
f = 0. 025
f != 0. 020
f = 0. 027
f != 0. 022
f = 0. 030
f != 0. 025
工况( 9) :
a输送机安装质量一般
b其他同( 4) 中 b、c
f = 0. 027
f != 0. 019
f = 0. 029
f != 0. 021
f = 0. 032
f != 0. 024
工况( 10) :
a输送机安装质量一般
b其他同( 5) 中 b、c
f = 0. 028
f != 0. 021
f = 0. 030
f != 0. 023
f = 0. 033
f != 0. 026
工况( 11) :
a输送机安装质量较差
b其他同( 1) 中 b、c、d、e、f、g、h
f = 0. 028 5
f != 0. 023
f = 0. 030
f != 0. 028
f = 0. 035
f != 0. 029
工况( 12) :
a输送机安装质量较差
b其他同( 2) 中 b、c
f = 0. 029 5
f != 0. 023
f = 0. 0315
f != 0. 028
f = 0. 037 0
f != 0. 029
工况( 13) :
a输送机安装质量较差
b其他同( 3) 中 b、c
f = 0. 03
f != 0. 025
f = 0. 032 5
f != 0. 029
f = 0. 038
f ! = 0.03
工况( 14) :
a输送机安装质量较差
b其他同( 4) 中 b、c
f = 0. 031 5
f != 0. 023
f = 0. 035
f != 0. 028
f = 0. 040
f != 0. 029
工况( 15) :
a输送机安装质量较差
b其他同( 5) 中 b、c
f = 0. 032
f != 0. 025
f = 0. 036
f != 0. 029
f = 0. 041
f != 0. 030
驱动装置为发电工况 f = f != 0. 012
∀5∀� 2000年第 5期 � � � � � � � � � � � 煤 � � 矿 � � 机 � � 械 � � � � � � � � � � � � � � � � �
文章编号: 1003�0794(2000)05�0006�02
凸轮控制机构最佳偏距的解析解法
牛 � 成1 , 张君平1 , 王 � 艺2
(1� 哈尔滨阀门厂, 黑龙江 哈尔滨 150030; 2� 哈尔滨北方锅炉厂, 黑龙江 哈尔滨 150001)
摘 要: 在凸轮机构的设计中,当基圆半径一定时,必存在一最佳偏距 e* , 当取该偏距时, 推
程最大压力角达最小值, 结合 s - ds
d!线图建立求解最佳偏距 e* 的解析解法。
关键词: 最佳偏距; 凸轮机构; 推程压力角
中图号: TH132�47 文献标识码: A
1 � 前言
在凸轮机构中, 推程压力角 ∀的大小是机构传
动效率高低、工作性能优劣的一个重要参数, 基圆半
径 r 0一定时, 必存在一最佳偏距 e* ,当取用这一偏
距时,推程最大压力角达到最小值。
2 � 最佳偏距 e * 的几何解释
图1为偏置直动滚子从动件凸轮机构。从动杆
偏置于凸轮中心的右侧。当凸轮做逆时针方向转动
且处于推程时, 用瞬心法,可导出:
当机构处于 ds / d!> e时 tg∀= ds/ d!- e
s+ r
2
0- e
2
(1)
当机构处于 ds / d!< e时 tg∀= e- ds/ d!
s+ r
2
0- e
2
(2)
式中 r 0 � � � 理论廓线基圆半径, mm
e � � � 偏距, mm
s � � � 从动件位移, mm
ds / d!� � � 从动件位移曲线斜率
由式(1)、式(2) 可知, 当基圆半径 r 0一定时,压
力角 ∀为从动件运动规律以及偏距 e 的函数。对于
某个从动件运动规律和不同 e值,相应出现最大压
图 1 � 凸轮机构
Fig� 1 � Cam mechanism
力角的位置 !和数值 ∀max 是不同的。因此在基圆半
径已知的条件下, 找出最佳偏距 e* , 使推程最大压
力角达到最小较难,本文通过建立一个方程,利用数
值迭代的方法对方程求解, 得出满足任意精度要求
的最佳偏距,并给出推程最大压力角的最小值。
适当的偏置可以减小推程压力角, 又不使回程
压力角超过许用值,一般情况下,偏置值主要由推程
决定。
几何解法见图 2。当偏距 e很小时,推程最大压
参 � 考 � 文 � 献
[ 1] 中国矿业学院 �矿山运输机械[M ]�北京:煤炭工业出版社, 1980
[ 2] 孙可文 �带式输送机的传动理论与设计计算[ M]� 北京: 煤炭工
业出版社, 1991, 2
[ 3] 杨复兴 �输送带输送机结构原理与计算 �(上册)
[ 4] 李光布� 带式输送机动力学及设计[ M]�北京:机械工业出版社,
1998, 6
作者简介: 王锡法,机械工程师, 1988年 7月毕业于山东矿业学
院,毕业后一直从事带式输送机的设计、制造和研究,曾发表论文数
篇。
收稿日期: 2000�01�10
Analysis and calculation of running resistance of
long distance belt conveyor
WANG Xi_fa
( Yanzhou Coal M ining Machinery Fctory, Yanzhou 292109, China)
Abstract:According to the characterist ics of belt conveyor for coal mine made at home, after analysising and
caculating the main running resistance of a long_distance and high_power belt conveyor, the author proposed a
method for choosing the running resistance factors under different condit ions.
Kdy words: long distance; running resistance; running resistance factors
∀6∀� � � � � � � � � � � � � � � � 煤 � � 矿 � � 机 � � 械 � � � � � � � � � � 2000年第 5期 �