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云南湘通長距離大運量帶式輸送機的使用探討
帶式輸送機是現(xiàn)代散狀物料連續(xù)運輸?shù)闹饕O備,隨著工業(yè)和技術發(fā)展,其使用范圍越來越廣泛,其發(fā)展的重要方向是長距離、大運量化。帶式輸送機的長距離化為其對散狀物料的運輸作業(yè)打開了廣闊的前景。
1、長距離帶式輸送機系統(tǒng)己處于和人們熟知的鐵路、船舶和管道輸送相競爭的地位,并顯示出特殊的經(jīng)濟性。采用長距離輸送機的優(yōu)點是:可以實現(xiàn)連續(xù)高效、大運量運輸;能保護被輸送物料,因為沒有或者只有很少的轉運站;適用于任何地形,如丘陵地帶和坡地,特別適用于山谷地帶的運輸;容易跨越河流、鐵路、公路、居民區(qū)和工業(yè)區(qū)。
2、長距離帶式輸送機的發(fā)展概況國外最早設計使用的長距離帶式輸送機是西班牙在西撒哈拉的高原地區(qū)的布克拉磷灰石露天石廣,該線路長達100km,由長6臺帶式輸送機組成,帶寬為1000mm,采用ST3150型鋼絲繩芯膠帶,帶速為4.5m/s,運量為2000t/h,于1972年投入使用,總投資額為兩億馬克。
澳大利亞恰那鐵礦20km長距離帶式輸送機線路是由一條長10.3km,曲線半徑為9km,弧長達4km的長距離帶式輸送機和一條10.1km長的直線長距離帶式輸送機構成。該系統(tǒng)采用了先進的托輥制造技術、水平轉彎技術和動態(tài)分析技術。
日本葉山石灰石礦單機長距離帶式輸送機的法國生產(chǎn)的由孟印邊界運至孟加拉國內碎石長距離帶式輸送機,單機長度為17.5km,2005年投入使用。國內由山東科技大學濟寧科大科技有限公司設計的安徽巢湖電廠運煤長距離帶式輸送機,單機長度為11km,于2006年投入使用。
3、長距離帶式輸送機的驅動方式長距離帶式輸送機的顯著特點是輸送機的縱向尺寸,要克服運行中的各種阻力,必須具有足夠的驅動能力,因此,目前大多數(shù)的長距離帶式輸送機系統(tǒng)的驅動方式為:普通結構的長距離帶式輸送機。其結構與普通的帶式輸送機結構相同,其應用范圍最廣,一般認為這種結構的輸送機單機最大長度可達10―中間單元驅動方式,五串掛托輥組方式。這種結構大多在寬帶式輸送機上使用。它有中間驅動,軸距5 ~10km,因而膠帶的張力得以降低,同時使輸送機的單元驅動功率保持在一個較為經(jīng)濟的范圍內。
托輥驅動方式。這種形式的輸送機除在頭尾驅動外,引入裝有電機的驅動托輥進行驅動,從而可使輸送帶的張力大為降低,其單機長度可達鋼絲繩牽引帶式輸送機。它用鋼絲繩通過大型驅動輪驅動和轉向。由于此種結構可將普通輸送帶的牽引和承載功能分開,故可加大輸送機長度。
4、長距離帶式輸送機有關參數(shù)的合理選擇帶式輸送機的設計通常采用的是標準的計算方法。實踐證明這些標準的計算方法設計出的普通帶式輸送機,取得了良好的效果,但對于長距離、高速的輸送系統(tǒng)設計,一些過去對普通帶式輸送機設計不被重視的問題顯得突出起來。
4.1 輸送機系統(tǒng)的經(jīng)濟性長距離帶式輸送機系統(tǒng)投資巨大,其投資額在數(shù)百萬、千萬甚至上億元,因而如何進行經(jīng)濟合理的設計,對節(jié)省工程投資,降低運營費用是極為重要的,目前經(jīng)常采用的方法是:合理地布置托輥間距,減少托輥的數(shù)量,從而降低托輥的投資。普通輸送機的設計托輥間距一般在1. 0~1.5m之間。澳大利亞恰那鐵礦20km輸送機系統(tǒng)經(jīng)過經(jīng)濟分析其托輥間距為西班牙西撒哈拉運輸線的托輥間距為2―3m。另外,輸送機的托輥間距布置也可采取不等間距的布置方式,這樣不僅可保證輸送機的運行要求,減少設備投資,還可以消除輸送機的共振問題。
降低輸送機的運輸阻力,減少能耗,以降低輸送機系統(tǒng)的運營費用。為減少阻力需提高托輥的制造和安裝質量以及適當加大托輥的直徑,在澳大利亞恰那鐵礦20km運輸機系統(tǒng)的制造和安裝過程中,采用了新型模壓工具和胎具,加之采用直徑為178mm大直徑的托輥,使直線輸送機的摩擦阻力系數(shù)降到0.00980降低輸送帶的張力。輸送帶張力的降低有可能使在設計過程中選擇強度等級較低的輸送帶,從而降低輸送帶的投資。輸送機運行阻力的降低有助于輸送帶張力的降低,另外采用多滾筒、多點驅動和中間驅動等都可有效地降低輸送帶的張力,但這些驅動方式還有待于進一步完善。
選擇合理的驅動系統(tǒng)。在最初的長距離帶式輸送機的設計中,為了提供必要的啟動力矩采用過大的電動機,不幸的是這種強力的輸出高力矩非�?欤馆斔蛶艿胶艽蟮恼袷幉�,因此單純采用大電機的方法會給輸送機的啟動帶來更大的困難。
4.2 合理選取輸送機的安全系數(shù)在帶式輸送機的各種設計標準中,為確定輸送機安全系數(shù)的合理性,輸送機的設計計算必須選用很多的計算系數(shù),這些系數(shù)有的是通過理論分析得出的,有些是根據(jù)設計和使用經(jīng)驗并顧及到共性問題得到的。這對于普通帶式輸送機是適宜的,而對于大型、長距離的帶式輸送機設計就不能完全適用了。其原因在于,較小的相對誤差對長距離輸送機會帶來較大的絕對誤差。
對于輸送機的設計影響較大的一個設計參數(shù),即輸送帶的安全系數(shù)的選取問題是一個值的研究的重要問題,對于長距離輸送機系統(tǒng),輸送帶的成本占整機成本的30%~35%如果安全系數(shù)選擇不當,則對輸送機的投資影響較大,因此要特別重視和進一步分析,只有選取正確合理的安全系數(shù)才能使設計的膠帶輸送機趨于合理。
4.3 正確確定輸送機的輸送量現(xiàn)行的設計資料中,膠帶上松散物料的橫截面積主要采用表格的方法確定,存在的問題是,其一,考慮的因素是離散的。槽角和堆積角不能連續(xù)變化,一般采用插值法造成一定的誤差。其二,計算重復工作量大。物料的斷面系數(shù)需要重復選取,以使其符合計算出的帶寬所確定的斷面系數(shù)。其三,表格法不利于計算機的程序實現(xiàn)。因此在長距離帶式輸送機的設計計算中,采用公式法正確計算膠帶上松散物料的橫截面積,合理地確定帶式輸送機的物料斷面系數(shù),并由此確定輸送機的計算生產(chǎn)率極為重要。根據(jù)這些數(shù)據(jù)就可以選擇膠帶的最佳寬度和運行速度,從而獲得較好的經(jīng)濟效果。
長距離帶式輸送機設計動態(tài)分析建立帶式輸送機的輸送帶在啟動和停機過程中的動力學方程,求解輸送帶上不同點隨時間推移所發(fā)生的變化,找出劇烈的張力波可能造成的破壞,這就是帶式輸送機的動態(tài)分析。動態(tài)分析技術不僅要對整機運行過程的動態(tài)特性進行分析,更重要的是對其涉及的基礎理論,運用現(xiàn)代先進技術進行系統(tǒng)研究,是當今世界的高新技術。采用動態(tài)分析技術進行設計,不僅可實現(xiàn)優(yōu)化設計,降低設備的投資費用,而且還可預防運行事故的發(fā)生,提高設備運行的可靠性。在國外,德國、前蘇聯(lián)、澳大利亞、美國、波蘭、南非、日本等,都對動態(tài)分析技術進行了深入的研究,有的己在實際工程中得到應用。國內動態(tài)設計的方法、概念還處于剛體力學階段,還沒有真正應用到設計中去。掌握動態(tài)分析技術,不僅可使我國帶式輸送機技術水平有一個質的飛躍,還可帶來巨大的經(jīng)濟效益。
我國長距離膠帶輸送機在設計、制造水平及生產(chǎn)能力方面有了很大的提高,基本上滿足了國家重點工程的需要,但是也要看到我們與國外先進水平的差距。首先在性能參數(shù)方面,其次在多品種方面,第三在動態(tài)設計、高速的振動及軟啟動(制動驅動)裝置的研究方面,還存在一定差距,這就需要我們在研究、設計及制造方面開展科研攻關,加速新技術、新產(chǎn)品的開發(fā),更好地為工業(yè)發(fā)展服務。