管狀帶式輸送機的發(fā)展和計劃要點

1、圓管帶式輸送機的發(fā)展和設計要點Development and Designing Points for Tubular Pipe Conveyors孟文俊1圓管帶式輸送機的發(fā)展日本圓管帶式輸送機公司JapanPipeConveyor(JPC)Co.最早開發(fā)的圓管帶式輸送機，并取得了最初的技術專利，于1979年底成功的制造出第一臺圓管帶式輸送機。普利斯通（Bridgestone）公司已獲得JPC系統(tǒng)的所有權，在世界范圍內(nèi)生產(chǎn)和銷售圓管帶式輸送機, 必須經(jīng) Bridgestone授權。最初，用戶認可圓管帶式輸送機是認為它是一種從通用的、認可的物料搬運形式中分離出的形式。目前，圓管帶式輸送機越來越趨

2、于標準化，熟悉其性能的人都認為它應是一種在所有輸送散粒物料的方法中優(yōu)先選取的方法。圓管帶式輸送機的應用是無限制的，只要人能想到的就能實現(xiàn)。目前，我們認為任何物料都可采用圓管帶式輸送機輸送。輸送的典型物料有礦石、煤、焦炭、石灰石、碎石、頁巖和沖積土。一些非常難處理的物料也可用圓管帶式輸送機輸送，如鋼濃縮物、石油焦炭、粘土、廢渣、混凝土、金屬碎渣、加濕粉煤灰、尾渣、鋁土和濾塵等。2 圓管帶式輸送機的設計要點2.1 圓管帶式輸送機輸送帶用于圓管帶式輸送機的輸送帶由Bridgestone輪胎公司開發(fā)。它與普通輸送帶相似，但在設計上也采用了一些重要技術。圓管帶式輸送機輸送帶由日本的Bridgestone

3、及其授權的公司制造。由于剛性和柔性要求，必須采用一種特殊的骨架結構。輸送帶必須具有剛性，從而在通過托輥組時形成并保持圓管狀。同時，也必須有一定得柔性，保證輸送帶能通過過渡段，經(jīng)由加料段在線路中卷成圓管狀運行和平面狀地通過滾筒卸料。這可在輸送帶的織物層間加橡膠層來滿足。為了保證搭接部分很好地密封，從而防止物料泄露，要降低輸送帶邊緣的剛性。進一步講，要控制上下膠層的厚度和硫化次數(shù)，提高輸送帶自然趨向圓管狀的能力。對于長距離圓管帶式輸送機，輸送帶也可采用鋼繩芯結構，此時，在鋼絲繩的上下各鋪有一層橫向織物。就像織物芯輸送帶結構一樣，在織物和鋼絲繩之間也有一層橡膠。為了緊急維修，可以暫時采用金屬接頭或用

4、普通輸送帶代替，直到可作長期維護。普通輸送帶不具有所需的剛性和柔性，結果將產(chǎn)生永久的帶芯分層、疲勞或其他不可預測的問題。但普通輸送帶的優(yōu)點就是結構簡單、制造成本低、價格低，有時也可作為圓管輸送帶的用替代品。在通用帶式輸送機上時，圓管帶式輸送機輸送帶和普通輸送帶的使用壽命實際上是相同的。圓管輸送帶的清掃裝置與用在通用帶式輸送機中的一樣，單刮板和多葉片帶式清掃器及旋轉刷和空段清掃器都可應用。圓管帶式輸送機輸送帶可經(jīng)過特殊制造，從而用于輸送熱物料。標準規(guī)格輸送帶使用溫度可達60（140oF），兩種熱物料規(guī)格輸送帶允許溫度可達 110（ 230o F）和 160（ 320oF）。在選擇輸送帶時必須特別

5、考慮物料粒度和輸送帶表面溫度，非常熱的輸送帶表面會對輸送帶的壽命產(chǎn)生顯著影響。2.2 托輥及其間距當圓管帶式輸送機直線運行，沒有任何垂直或水平彎曲時，上行程（或圓管帶式輸送機的承載側）的第1頁共8頁底部三個托輥承受輸送帶和物料的重量，頂部的三個托輥維持輸送帶成圓管形。當輸送機有垂直和水平彎曲部分時，圍著輸送帶的其他托輥可能成為承載托輥，剩下的托輥來維持輸送帶的圓管形。下行程（即圓管帶式輸送機的回程）也一樣。在下行程或回程中使輸送帶保持圓管形，而不是像通用帶式輸送機那樣采用平形帶，是為了保證其以與承載側同樣的結構尺寸引導輸送帶通過垂直或水平彎曲段。輸送帶四周的托輥通常被稱為圓管狀保持托輥（PSK

6、托輥）。托輥組的直徑和間距由圓管帶式輸送機的尺寸和所輸送物料決定。由于成管后的剛度大，在輸送帶垂度滿足要求的情況下與通用輸送機相比，托輥間距比較大。表1列出了用于直線布置圓管帶式輸送機的典型托輥間距和與圓管帶式輸送機尺寸相關的托輥直徑。組成多邊形托輥組的托輥可以安裝在托輥面板的兩側（如圖1），以避免運行的輸送帶夾進托輥間的間隙中造成事故。表 1管徑托輥直徑托輥間距50 lb/ft3(800 kg/m3)75 lb/ft3 (1200100 lb/ft3 (1600 kg/m 3)mminmminkg/m3)mminmminmmin150689.03.51600.056”1600.050”120

7、0.043”2008108.041800.060”1600.053”1600.050”133.0525010108.041800.063”1600.05”6”1600.053”133.0530012133.052000.066”1800.060”1600.056”35014133.052200.070”1800.063”1800.060”40016133.052200.073”2000.066”1800.063”50020133.052200.073”2200.073”2000.066”60024159.062500.080”2200.079”2200.073”70028159.062500.

8、083”2500.083”2200.076”85034159.062500.086”2500.083”2500.080”194.07注：托輥直徑取決于輥子轉速rpm，公制單位數(shù)值為筆者推薦取值，供讀者參考并提出修改意見。后表相同。圓管帶式輸送機彎曲段的托輥間距必須減小，一般取正常輸送段托輥間距的1/31/2。在所有情況下，托輥間距的最終確定，應基于對圓管帶式輸送機的靜態(tài)動態(tài)張力特性和所用典型或綜合彎曲的特點綜合考慮。在輸送機的尾部過渡段（輸送帶由平形帶卷成圓管形），與通用帶式輸送機相似，輸送帶由不同槽角的托輥組支承。在這里，通過導料槽為輸送機加載，以保證把物料加在輸送帶的縱向中線附近，利于輸送

9、帶的運行，加料側板下的位于輸送帶中心位置的托輥可以吸收裝載物料的沖擊載荷。在圓管形的開始處裝有一組特殊的托輥，由 12個排成不重合的兩個六邊形托輥組成。 12邊形托輥組圍成的圓管形比用標準六邊形托輥組更接近圓形，能承受在密封處的很高的載荷壓力。除這些托輥外，還采用一組特殊的導向托輥，在輸送帶卷在一起前用來壓住輸送帶一邊使其低于另一邊（如圖2所示）。這個托輥就安裝在第一個多邊形托輥組的前面，以消除輸送帶邊緣的磨損，正確地搭接并封閉輸送帶。托輥對齊和適當?shù)募虞d，對圓管帶式輸送機的穩(wěn)定和導向起關鍵作用。在一臺通用帶式輸送機結構中，托輥支架在水平和垂直面內(nèi)對齊，對于正確導向輸送帶、完成運行非常重要，并

10、采用調心托輥來調整不正確的導向或輸送帶跑偏。由于圓管帶式輸送機輸送帶由周圍各側的托輥導向，輸送機能通過彎曲處并克服輸送帶中心跑偏問題。在圓管帶式輸送機運行過程中，仍可以調整托輥使輸送帶的搭接部分在承載側盡量處于上方。然而，事實上，主要使輸送帶穩(wěn)定并保持其搭接部分在或接近于上方位置的是所輸送物料的重量。橫截面積占 75%圓管面積 的物料的重心使輸送帶保持適當?shù)膭討B(tài)性能。在回程或空載側，輸送帶的搭接部分位于圓管形的下方，搭接處的重量使其在回程中保持適當?shù)膭討B(tài)性能。第2頁共8頁均勻給料對于圓管帶式輸送機的穩(wěn)定和導向非常重要，因此，推薦加載時使用帶式給料機或振動給料機（它們可提供穩(wěn)定均勻的物流） 。假

11、如不能穩(wěn)定均勻的給料，則需安裝物料橫斷面監(jiān)測器和圓管帶式輸送機調速驅動裝置，橫斷面監(jiān)測器在加料處對物料載荷進行監(jiān)測并發(fā)出信號改變輸送帶速度，從而始終保持物料的橫截面積一致。滾筒與圓管之間過渡段的長度，由圓管直徑?jīng)Q定。表 2中列出針對不同種類輸送帶，推薦使用的輸送機頭尾過渡段的長度及相應圓管帶式輸送機的最短長度。表2帶芯過渡段距離最短輸送機長度管徑織物芯輸送帶鋼繩芯輸送帶織物芯輸送帶鋼繩芯輸送帶mminmftmftmftmft15063.7512.57.502518.005936.0011820085.0017.010.003420.006540.00130250106.2521.012.504

12、223.007546.00150300127.5025.015.005025.008250.00164350148.7529.017.505830.009860.001964001610.0033.520.006735.0011470.002285002012.5042.025.008440.0013180.002626002415.0050.030.0010050.00164100.003287002817.5058.535.0011760.00196120.003928503421.5071.043.0014270.00229140.004582.3 彎曲圓管帶式輸送機優(yōu)于通用帶式輸送機的

13、顯著特點是可以進行小半徑轉彎，從而減小了外形輪廓，可在地理上不能使用通用帶式輸送機或需多個轉載點的情況下選用圓管帶式輸送機。由于圓管帶式輸送機輸送帶完全被周圍的托輥約束，所以與通用帶式輸送機相比不發(fā)生跑偏現(xiàn)象。圓管帶式輸送機可以在垂直面和水平面上彎曲，也可同時在兩個面上彎曲，取消了轉載點，可從側面、上面或下面通過已存在的工廠設備等障礙物，輸送帶剛通過過渡段形成圓管后便開始彎曲，彎曲必須在到達卸料滾筒過渡段之前完成。輸送機兩端的過渡段必須是直線的。彎曲半徑通常由圓管直徑、輸送帶類型及使用的彎曲決定。一般推薦使用的標準最小半徑，在水平或凹彎曲時，織物芯帶為圓管直徑的300倍，鋼繩芯帶應為圓管直徑的

14、700倍；但是如果是“S”形、凸彎曲或水平和凹彎曲綜合出現(xiàn)，則最小半徑，織物芯帶為圓管直徑的400倍，鋼繩芯帶應為圓管直徑的800倍；在水平彎曲和凸彎曲同時存在的情況下最小半徑，織物芯帶為圓管直徑的500倍，鋼繩芯帶應為圓管直徑圖 1圖 2第3頁共8頁的900倍。前述只是一般情況。通常，半徑的最終決定，取決于工程師對具體輸送機的靜態(tài)、動態(tài)張力情況和所采用的彎曲類型所進行的綜合考慮。2.4 驅動對于直線傾斜的、中間長度相等的圓管帶式輸送機與通用帶式輸送機來說，通用帶式輸送機長度加91.5m（ 300ft ）后的功率消耗和張力大小與圓管帶式輸送機相同。如果按輸送機的輸送能力和尺寸來比較，圓管帶式輸

15、送機所需功率稍多些。假如圓管帶式輸送機有彎曲部分，為改變輸送帶內(nèi)物料的輸送方向，也要消耗一些功率。每臺圓管帶式輸送機的輸送帶張力和功率可按Bridgestone公司開發(fā)的專用公式計算 1。盡管輸送帶彎曲的圓管帶式輸送機比同樣長度的直線型通用輸送機所需功率相對要大，但取消了轉載點及與轉載點有關的提升設備。當對多段通用帶式輸送機（有另外的功率要求，在每個轉載點把物料轉載到下一臺輸送機上）與圓管帶式輸送機的功率需求相比較時，圓管帶式輸送機的耗能相當，甚至更少。還要特別考慮圓管帶式輸送機在冬季運行時啟動力矩增大的情況，要采取措施克服輸送帶在寒冷環(huán)境下變得僵硬和潮濕物料結冰結塊引起的附加阻力。一般選用可

16、調速驅動裝置，結合物料橫斷面監(jiān)測器控制圓管帶式輸送機啟動，啟動時間一般取100s以內(nèi)，帶速在額定帶速的 10%到100%內(nèi)可調。同時采用跑偏開關、拉繩開關等安全保護裝置。與通用帶式輸送機相比，圓管帶式輸送機的每次特定應用，必須對其功率需求和輸送帶張力進行詳細的工程預測。2.5 物料粒度物料粒度對于確定圓管帶式輸送機尺寸很重要。表3列出圓管帶式輸送機尺寸、輸送量和相應可正常輸送的物料的粒度。一般最大物料粒度為圓管直徑的1/3 。在一定物料粒度分布情況下，也可輸送比較大粒度的物料。加料量相對于推薦管徑太大，將不利于輸送帶和約束輸送帶的托輥的使用壽命。假如以物料粒度來決定圓管直徑，則要比按輸送量所選

17、管徑大些。表3管徑橫截面積帶速正常輸送量最大物料粒度75%充填面積正常最大50 lb/ft3100 lb/ft3mmin801.3 kg/m 31602.6 kg/m 3mminm2ft 2m/srpmm/srpmt/ht/h15060.01330.1402.003942.755418416630501.2520080.02360.2482.154272.7554115931850702.75250100.03680.4412.504593.0059130460870903.50300120.05300.5272.504923.00591389778901004.00350140.07220.

18、7103.005743.0059161212241001204.75400160.09421.1633.156563.75738114422881201505.50500200.14731.6703.757383.75738184836961501756.50600240.21213.0144.008204.50902286157221752008.00700280.28863.3304.509024.509024097815825027510.00850340.42564.3495.009845.0098464201284028530511.502.6 結構架結構架中用來支承托輥的面板非常簡

19、單。面板由平板沖壓而成，制造非常經(jīng)濟。大型圓管帶式輸送機的面板由角鋼和鋼板制成。托輥安裝孔由配鉆而成，以保證所要求托輥安裝的準確度。面板的結構可以是多樣的，圖3、圖 4為目前常用的結構，圖5所示是一種新型組合面板結構，與上述結構相比，具有結構簡單、重量輕、安裝方便等優(yōu)點。而圖6、圖 7所示的組合面板裝配的圓管帶式輸送機更可顯示出其布置靈活的優(yōu)點。所有面板都應與輸送機的縱向軸線垂直正交，國外某公司只取有1mm的公差范圍。支承桁架、平臺和柱腳與通用帶式輸送機相似。由于托輥面板的面板效應，圓管帶式輸送機的桁架第4頁共8頁圖3圖4（包括走臺）更加堅固，因此允許采用稍輕型的設計。對于長距離的圓管帶式輸送

20、機，在設計時就應考慮由于環(huán)境溫度邊變化引起結構架伸縮的問題?？刹捎勉q接等結構連接方式通過型通廊也可滿足長跨距的要求，根據(jù)圓管帶式輸送機的尺寸大小，維修走臺可以設置在一側或兩側（圖8）。典型的圓管帶式輸送機形狀可采用較輕桁架設計，這樣就減小了基礎載荷。圖 5圖 6第5頁共8頁圖 73 圓管帶式輸送機的優(yōu)點（ 1）環(huán)保功能（ 2）小半徑彎曲能力與其他形式的帶式輸送機相比，圓管帶式輸送機的第二個重要優(yōu)點就是小半徑彎曲能力。對于大多數(shù)應用來說，這個優(yōu)點是最重要的，因為當輸送帶方向需急劇改變時，不須建立轉載點。托輥成環(huán)形圍在輸送帶周圍，可在任何方向彎曲。彎曲可在水平面上、垂直面上甚至可以同時在兩個面上，

21、取消了轉載點，也消除了所需的附加滾筒、給料斗、灰塵收集器或除塵設備、基礎和功率分配，因此物料損失被顯著減小。但最重要的還是轉載點的維護問題被完全消除了。圓管帶式輸送機可有多個彎曲段，因此一臺圓管帶式輸送機可取代多臺通用帶式輸送機和與之相聯(lián)系的轉載點以及上述的附加設備。（3）大角度傾斜能力與通用帶式輸送機相比，圓管帶式輸送機有更大的大角度傾斜輸送能力，由于是圓形橫斷面，增大了物料與輸送帶的接觸面積，輸送機傾角增大 50%，最大可達 27 。傾斜角度越大，輸送機長度越短，它更經(jīng)濟或可能成為在空間和性能限制下唯一可行的解決方案。（4）回程中輸送帶成圓管形圓管帶式輸送機的回程帶也成圓管形，輸送帶被卷起

22、來，搭接部分處于圓管的底部，這不僅使輸送帶同承載側一樣通過相同的彎曲路線，也使輸送帶臟的一面被包了起來，物料滴落或撒落的可能性很小。（5）輸送量與更大的通用帶式輸送機相同圓管帶式輸送機的輸送量，通常與帶寬是其管徑2.5 至 3倍的通用帶式輸送機相同。例如，一個管徑為300mm（12in ）的圓管帶式輸送機，與帶寬 800mm(30 in) 、托輥槽角 20 、卸料角 20 的通用帶式輸送機的輸送量相同，而這臺圓管帶式輸送機的支架只有635mm(25 in) 寬，通用帶式輸送機的支架最小需要1050mm(41 in)圖 8寬。在輸送機安裝空間受限制的情況下，如隧道中，采用圓管帶第6頁共8頁式輸送

23、機可設計較小的隧道橫斷面（表3）。（6）標準部件圓管帶式輸送機和通用帶式輸送機可采用相同的標準部件。由于圓管帶式輸送機的輸送帶在頭、尾及拉緊滾筒處是平形的，而帶速系列也一致，所以可采用標準的通用帶式輸送機的滾筒、軸承和驅動裝置，輸送帶由日本的 Bridgestone 公司或其授權的公司制造生產(chǎn)。使用的標準部件在當?shù)厥袌鼍谐鍪?，且這些設備人們很熟悉，因此采用圓管帶式輸送機是合適的選擇。（7）上下行程同時輸送與通用帶式輸送機一樣，圓管帶式輸送機除上行程輸送物料外，下行程也可輸送物料。為了在回程中輸送物料，必須把輸送帶翻轉 180o，以便使搭接部分在上面，且輸送帶臟的一面仍然朝里。雖然要增加滾筒和驅動裝置，但只安裝一臺圓管帶式輸送機要比安裝兩臺通用帶式輸送機經(jīng)濟。參考文獻1 王鷹，孟文俊，日本石橋公司的圓管帶式輸送機，起重運輸機械，1991.12 A. E. Maton, Power and Capacity Review of Tubular Pipe and Trough Conveyors. bulk solids handling, Vol 17(1997). No 1,pp.47-50.3 A. R. Singh, 3.2 km Long Pipe Conveyor with 900 Hor