無托輥帶式輸送機(jī)的研究進(jìn)展

1、7/7無托輥帶式輸送機(jī)的研究進(jìn)展 (轉(zhuǎn)載） 摘 要介紹了一種特殊類型的帶式輸送機(jī)-無托輥帶式輸送機(jī)，包括它的種主要形式：氣墊帶式輸送機(jī)、磁墊帶式輸送機(jī)和液墊帶式輸送機(jī)的研究進(jìn)展和典型結(jié)構(gòu)，對其應(yīng)用意義及發(fā)展前景進(jìn)行了分析和預(yù)測。 關(guān)鍵詞無托輥帶式輸送機(jī)氣墊 磁墊 液墊概 述 膠帶輸送機(jī)是一種連續(xù)運輸設(shè)備,生產(chǎn)率較高。它可運輸?shù)V石、煤、粉末狀的物料和包裝好的成件物品,工作過程噪聲較小，結(jié)構(gòu)簡單.不僅在國民經(jīng)濟(jì)的許多部門，而且在井下巷道、礦井地面、露天采礦場及選礦廠中都獲得了廣泛的應(yīng)用。國內(nèi)外的生產(chǎn)實踐證明，膠帶輸送機(jī)在運輸量和其它一些技術(shù)指標(biāo)方面，都表現(xiàn)出明顯的優(yōu)越性,但還存在下述問題： （）要

2、求較多的維修費用。因其采用托輥支承輸送帶,設(shè)備運行時有較多的運動件，托輥的數(shù)量多，損壞的可能性也大,從而維修費用較高。 （2）起動困難。在通用帶式輸送機(jī)中參與運動的總質(zhì)量大，在一定的阻力因數(shù)下輸送機(jī)的阻力大，特別是輸送機(jī)起動時的靜態(tài)阻力更大。(3）運行速度的提高受到限制。托輥的性能限制了輸送機(jī)速度的提高，托輥支承的輸送帶在兩托輥組之間具有一定的撓度，當(dāng)輸送帶經(jīng)過托輥組時，物料和托輥發(fā)生碰撞產(chǎn)生振動,當(dāng)輸送散狀物料時將會產(chǎn)生較大的灰塵。特別是當(dāng)帶速較大時,將會產(chǎn)生強(qiáng)烈的振動，也限制了帶式輸送機(jī)運行速度的提高。 （4）輸送帶跑偏。在運行過程中,因振動、載荷分布不均、膠帶制造偏差及張緊力等因素的影響

3、,輸送帶可能發(fā)生跑偏。 (5)托輥與輸送帶之間的干摩擦?xí)馆斔蛶p較重,并易使輸送帶過熱,形成火災(zāi)和爆炸事件的隱患. 因此，某些設(shè)計者把注意力轉(zhuǎn)回到了結(jié)構(gòu)更簡單而使用更可靠的無托輥帶式輸送機(jī)方面，希望探求減少摩擦的可能性。在普通的托輥帶式輸送機(jī)里面,損耗因數(shù)f=000.063,在無托輥帶式輸送機(jī)的帶與槽之間，即使采用適合干摩擦的材料配合，例如用尼龍帶在鋼床面上運行,摩擦因數(shù)也不能低于01,而0在絕大多數(shù)情況下也嫌太高。這樣低的摩擦因數(shù)只有在兩個滑動面之間采用潤滑膜才有可能。于是,以現(xiàn)代潤滑理論為基礎(chǔ),各國相繼開始了多種無托輥帶式輸送機(jī)的研制.無托輥帶式輸送機(jī)研究的現(xiàn)狀. 氣墊帶式輸送機(jī)氣墊帶

4、式輸送機(jī)的研究工作始于荷蘭。德國、美國、英國、日本和前蘇聯(lián)也相繼進(jìn)行研制，其結(jié)構(gòu)得到進(jìn)一步完善。由于它的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果顯著，近年來發(fā)展很快。 氣墊帶式輸送機(jī)是將普通帶式輸送機(jī)的承載托輥去掉，改用設(shè)有氣室的盤槽，由盤槽上的氣孔噴出的氣流在盤槽和輸送帶之間形成氣膜，變普通帶式輸送機(jī)的接觸支承為形成氣膜狀態(tài)下的非接觸支承，從而顯著地減少了摩擦損耗。 在荷蘭Twerte工業(yè)大學(xué)運輸技術(shù)實驗室最初研制的氣墊帶式輸送機(jī)的支承架是一個封閉的長形箱體，箱體的上部為盤槽形，承載膠帶在槽里運行,帶子的下分支采用了托輥支承，但從原理來講可以和上分支一樣用空氣膜支承。一臺鼓風(fēng)機(jī)產(chǎn)生所需要的壓縮空氣,在指定的地方空氣被吹

5、入箱形支承架。壓縮空氣沿空氣箱的縱向散布，并通過小孔逸入槽底.這臺輸送機(jī)長1m,帶寬0.4m，被用在一條能向上輸送200m散料的系統(tǒng)里。 在美國、英國和法國，一種供運送旅客用的氣墊輸送機(jī)獲得專利。柔性承載機(jī)構(gòu)（膠帶）的垂直面成封閉型，其結(jié)構(gòu)見圖11。借助驅(qū)動滾筒使膠帶運行.在膠帶環(huán)路內(nèi)設(shè)有帶噴嘴的氣室，為了減少空氣消耗量，在氣室的下面設(shè)置隔膜,隔膜上帶有交錯排列的節(jié)流孔，節(jié)流孔直徑和氣室噴嘴直徑近似.其中較大的節(jié)流孔對著氣室的無孔段,而直徑較小的正對著氣室的孔.當(dāng)膠帶承載分支上無物料時,氣流使隔膜向上頂住氣室,由此阻擋空氣通過氣室的噴嘴。在有載區(qū)段,隔膜和氣室之間形成間隙。由此,空氣可以通過隔

6、膜的節(jié)流孔和氣室的噴嘴流出,在膠帶承載段下面形成氣墊.氣室面的上層必須用人造多孔材料制造，這可使膠帶有載段的壓力降低，而不降低氣墊的支承力.圖1 柔性承載機(jī)構(gòu)1物料；2膠帶；3-帶噴嘴的氣室；4帶噴嘴的隔膜 圖2所示的是供運搬船和鐵路貨車的集裝箱用的新型雙氣墊輸送機(jī)，這種輸送機(jī)在美國、日本和法國已獲得專利。承載膠帶用橡膠帆布層和四周圍包厚1。7的橡膠制成.膠帶上有供通過空氣和插入金屬邊緣的貫通槽.設(shè)置在膠帶上的集裝箱具有氣室，該氣室?guī)в锌捎谀z帶表面形成密閉腔室的密封裝置。而膠帶本身位于噴嘴的底座上，空氣通過噴嘴輸送到膠帶下面。當(dāng)空氣輸入時形成雙氣墊，一個支承膠帶,而另一個支承集裝箱。由此，膠帶

7、的載荷以及相應(yīng)的運行阻力顯著減小。同時,膠帶的使用條件以及集裝箱在輸送機(jī)之間的轉(zhuǎn)載條件得到改善。圖2新型雙氣墊輸送機(jī)1膠帶;槽;3容器;4-底座 在該型輸送機(jī)的另一方案中，膠帶用厚橡膠層和彈性薄殼制成。在彈性薄殼的上面固定與集裝箱接觸的自由彈性層.當(dāng)空氣輸入時，自由層嵌入集裝箱底部,執(zhí)行支承元件的作用。當(dāng)空氣壓力達(dá)到計算值時，在膠帶和底座之間形成氣墊，可在牽引力較小的情況下輸送集裝箱。 氣墊帶式輸送機(jī)在前蘇聯(lián)也有研究和應(yīng)用.克里沃洛格水泥-礦山聯(lián)合企業(yè)的工藝線上,安裝使用了一臺氣墊帶式輸送機(jī),該輸送機(jī)用于輸送經(jīng)過篩分的松散物料，并可給球磨機(jī)輸送干的高爐渣和熟料.該輸送機(jī)具有縱向密封結(jié)構(gòu)。膠帶的

8、承載分支配置在備有彈性密封的槽形墊板內(nèi)，密封于墊板面平行布置，并用搭板和螺釘固定在墊板上,密封以其邊緣壓在墊板上，并用螺釘將它與底一起固定在風(fēng)管上。在槽形墊板的底上鉆有通壓縮空氣的孔，并且邊上一列孔位于密封自由的未固定部分下面.這種密封結(jié)構(gòu)能夠減小形成氣墊所消耗的能量，并保證膠帶的垂直穩(wěn)定性。 太原重機(jī)學(xué)院于190年對氣墊帶式輸送機(jī)的機(jī)理最先進(jìn)行研究，并建立靜態(tài)實驗臺，982年與原平機(jī)械廠合作試制出第一臺樣機(jī)并進(jìn)行動態(tài)試驗，4年在進(jìn)行工業(yè)性試驗的基礎(chǔ)上，與煤炭部規(guī)劃設(shè)計總院合作，研制出帶寬1m，長97m的氣墊帶式輸送機(jī)，安裝在京西王平村煤礦.185年，煤炭科學(xué)研究院合肥研究所開始設(shè)計氣墊帶式輸

9、送機(jī),并把技術(shù)轉(zhuǎn)讓給安徽、江蘇、湖南等省的工廠生產(chǎn)。85年大連港和天津港分別從英國SimoCaves公司引進(jìn)氣墊帶式輸送機(jī)，并于16年投入使用。1989年，德陽市礦山機(jī)械廠為昆明人造板機(jī)器廠生產(chǎn)的板機(jī)配套，設(shè)計制造了QG500-17型氣墊帶式輸送機(jī)，供刨花板生產(chǎn)線輸送木屑，試制成功并投入生產(chǎn).2。2 磁墊帶式輸送機(jī)在改進(jìn)現(xiàn)有輸送機(jī)的同時,也在尋求建立在現(xiàn)代技術(shù)與物理學(xué)最新成就基礎(chǔ)上的礦山運輸手段的新途徑。在機(jī)械制造、冶金、輕工業(yè)、采礦和其他工業(yè)部門中，利用磁場輸送固體物料都獲得了日益廣泛的應(yīng)用。 前蘇聯(lián)的有關(guān)科研單位進(jìn)行了磁墊帶式輸送機(jī)的研究。這種輸送機(jī)的結(jié)構(gòu)類似于普通膠帶輸送機(jī)，區(qū)別在于托輥

10、由磁性支承代替,磁性支承由縱向排列的平面鋇鐵磁鐵構(gòu)成,排列間隔與一般托輥一樣，或連續(xù)排列,支承設(shè)在輸送機(jī)機(jī)架上。膠帶采用磁性彈性材料，即在橡膠中加入鋇鐵粉末，用傳統(tǒng)的加熱、硫化方法制成膠帶,硫化后，膠帶在專門的電磁裝置中磁化，并能保持磁性達(dá)10年之久，因此,膠帶實際是個彈性的磁鐵.支承和膠帶同極安裝，產(chǎn)生的排斥力就是膠帶和物料的支承力.經(jīng)計算確定，帶寬為1m時，磁鐵舉力必須達(dá)到1。5kN/m2，大致相當(dāng)于普通輸送機(jī)膠帶的負(fù)載。舉力主要取決于支承磁鐵的尺寸，磁鐵寬度減小,高度增加時，舉力便增大，使用高磁性的材料,可獲得相當(dāng)大的舉力,達(dá)7N2。2。液墊帶式輸送機(jī)液墊帶式輸送機(jī)將通用帶式輸送機(jī)支承膠

11、帶的托輥裝置改為液墊裝置，提高了潤滑膜的剛性,消除了干摩擦及因此產(chǎn)生的火災(zāi)隱患。19年,前蘇聯(lián)的東方采礦科研所和西北利亞生產(chǎn)聯(lián)合體的工程技術(shù)人員共同研制的一種液墊帶式輸送機(jī)的實驗樣機(jī)通過了工業(yè)試驗。根據(jù)試驗以及補(bǔ)充的試驗研究和理論研究的結(jié)果制定出了技術(shù)文件,并生產(chǎn)了兩套這種輸送機(jī)。這兩套輸送機(jī)被用于阿巴坎礦山和塔什塔格爾礦山運送礦石.這種輸送機(jī)的結(jié)構(gòu)特點是，負(fù)載輸送帶是沿著彈性槽轉(zhuǎn)動，彈性槽是由膠帶制成并由彈性吊掛支承固定在鋼絲繩上，鋼絲繩沿輸送機(jī)機(jī)架拉緊。為了降低膠帶沿槽運動的阻力和防止摩擦表面發(fā)熱,在膠帶和滑槽之間注入了潤滑冷卻介質(zhì).該輸送機(jī)的設(shè)計生產(chǎn)率可達(dá)100t/h，運送的礦石的塊度可

12、達(dá)120mm。 液墊帶式輸送機(jī)具有簡單可靠的載貨支撐和緩沖構(gòu)件系統(tǒng),改進(jìn)了封閉循環(huán)的工作介質(zhì)供應(yīng)回路，工作介質(zhì)的成分能確?；酆湍z帶間的摩擦因數(shù)為0012，并確保了防火安全性.對傳動裝置、邊板、膠帶清掃裝置的結(jié)構(gòu)也做了一些改進(jìn)。 該液墊帶式輸送機(jī)由驅(qū)動滾筒和改向滾筒組成，膠帶位于滑槽內(nèi),滑槽是由防火膠帶做成從支架的兩側(cè)橫過一段段半彈性的鋼索,鋼索上懸掛著寬度為.2m的輸送帶條吊掛.支架的間距為.5m，吊掛間距為05m,在裝載處安裝有4個緊靠著的吊掛.容積為1.53的溶液箱盛有工作介質(zhì)（水和專門的潤滑成分），工作介質(zhì)由泵打入輸液管和噴嘴.在輸送機(jī)工作時，工作介質(zhì)進(jìn)入滑槽，再從滑槽自然返回溶液箱.

13、槽中噴嘴安裝的間距取決于膠帶的寬度，膠帶寬度為B,則其縱向間距為0。70.B，橫向間距不大于0。5B。噴嘴的透孔直徑為4mm。鋼索被焊在立柱的托架上,吊掛一端用扁平的掛鉤固定在鋼索上,另一端用螺栓和金屬薄片固定在滑槽的兩側(cè)。因而輸送機(jī)的承載部分是柔軟并富有彈性的，具有很高的抗震性。這樣在輸送機(jī)裝載或運送大塊礦石時也不會發(fā)生劇烈震動.輸送機(jī)的主要技術(shù)指標(biāo)：設(shè)計輸送能力/t.h1 1000 膠帶和滑槽的寬度mm 0 所運礦石塊度m 200 膠帶運行速度m.1 1 鋼索直徑/m 24 驅(qū)動功率/kW 0。812整體尺寸m 長度 3010 高度 1. 支架寬度 1。5 傳動裝置寬度 .2線密度k.m1

14、 400 液墊帶式輸送機(jī)的研究工作在我國尚處于初級階段,1989年，湖南長沙礦山研究院的一項氣液墊膠帶輸送機(jī)研究取得專利.199年,河北省建筑材料工業(yè)設(shè)計研究院的一項有關(guān)這方面的結(jié)構(gòu)構(gòu)想性研究取得專利.而在實驗室試驗、工業(yè)試驗以及試驗研究和理論研究方面則未見任何成果發(fā)表.3 無托輥帶式輸送機(jī)的應(yīng)用和發(fā)展趨勢 無托輥帶式輸送機(jī)的3種主要形式在應(yīng)用中各有其優(yōu)越性和局限性。 氣墊帶式輸送機(jī)維修費用低，制造成本低，運行穩(wěn)定,工作可靠，運輸能力高，污染少.其主要缺點是：（1）由于供氣及沿線氣壓損失而造成能耗較大，特別是輸送線較長時其能耗就更大。 （2）空載或輕載的氣墊不穩(wěn)定，輸送帶中央懸浮過高,帶的兩側(cè)

15、易被盤槽磨損。 （3)不適用于很粗大的散狀物料和成件貨物。 (4)不能承受沖擊載荷,否則會破壞氣墊,因此在裝料處仍需緩沖托輥。（)由于氣室制造上的困難，輸送機(jī)不易實現(xiàn)平面和空間轉(zhuǎn)彎，只能是直線布置，若要轉(zhuǎn)彎，則該部分需設(shè)置過渡段托輥。目前，氣墊帶式輸送機(jī)在理論研究、試驗研究和設(shè)計制造方面都已經(jīng)相當(dāng)成熟,1995年，化學(xué)工業(yè)出版社出版了氣墊帶式輸送機(jī)的設(shè)計選型手冊，由于用戶對其結(jié)構(gòu)、性能、優(yōu)缺點尚缺乏全面的了解，在實際生產(chǎn)中應(yīng)用仍然較少。 磁墊帶式輸送機(jī)的磁性支承制作簡便,可系列生產(chǎn)。磁鐵在輸送機(jī)全線上產(chǎn)生穩(wěn)定推舉力而不需供電。磁性支承設(shè)計簡單并能制成標(biāo)準(zhǔn)元件.磁墊帶式輸送機(jī)幾乎無噪聲，安裝和維

16、修方便。由于其舉力隨膠帶和支承間的間隙減小而增大,局部過載也無妨工作。 磁墊帶式輸送機(jī)的缺點是： （1)需要專門的磁性膠帶； （2）保證膠帶的橫向可靠性的難度較大;(3）物料輸送范圍受到限制，由于鐵磁性貨物受到膠帶的吸引，故不能輸送。液墊帶式輸送機(jī)結(jié)構(gòu)簡單,造價、運行費用低.液墊的使用保證了支承的剛度,消除了干摩擦及由此產(chǎn)生的火災(zāi)隱患. 液墊帶式輸送機(jī)的缺點是： (1）液體會浸濕膠帶，降低驅(qū)動力,發(fā)生打滑。 (2）在低溫工作環(huán)境下，使用受到限制。磁墊帶式輸送機(jī)和液墊帶式輸送機(jī)的研究在國內(nèi)外進(jìn)展都不是很大，一些國家完成了工業(yè)試驗研究,我國則剛剛起步。4結(jié) 論 與通用帶式輸送機(jī)相比,無托輥帶式輸送

17、機(jī)具有很多優(yōu)越性: （1)耗能少.無托輥帶式輸送機(jī)全部或大部不用托輥,其運行阻力大大降低，在輸送能力相同的條件下，水平運輸時無托輥帶式輸送機(jī)比通用帶式輸送機(jī)的功率小。 (2)維修費用低。無托輥帶式輸送機(jī)的經(jīng)濟(jì)性好，突出表現(xiàn)在日常的維修費用低。因為無托輥帶式輸送機(jī)的結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠,易損零件少,維修費用必然降低.（3)制造成本低。無托輥帶式輸送機(jī)的滑槽多采用薄板沖壓成型,用螺栓聯(lián)接。因此,容易加工和裝配，重量輕，便于批量生產(chǎn)。 （4）運行穩(wěn)定,工作可靠。無托輥帶式輸送機(jī)輸送物料平穩(wěn)，不會使物料產(chǎn)生分離現(xiàn)象,這對輸送化工原料特別適合。另外，大功率通用帶式輸送機(jī)滿載時直接起動困難，而無托輥帶式輸送機(jī)的承載帶和滑槽之間有潤滑膜支承，不需要其它措施就可直接起動。 （5）輸送能力高。由于大大提高了帶速和改善了膠帶的裝料斷面，比相同帶寬的其它帶式輸送機(jī)具有較高的輸送能力. (6）噪聲污染小。該類輸送機(jī)由于只有少量轉(zhuǎn)動部件,因此它的噪聲很低。 對通用帶式輸送機(jī)和無托輥帶式輸送機(jī)的結(jié)構(gòu)、性能、能耗、制造安裝和維修費用等方面的比較表明，設(shè)計制造良好的無托輥帶式輸送機(jī)有可能在一定范圍內(nèi)取代通用帶式輸送機(jī)。作者簡介:孟繁瑜生于199年，講師，199年畢業(yè)于中國礦業(yè)大學(xué)礦山機(jī)械設(shè)計專業(yè)，18年于中國礦業(yè)大學(xué)(北京校區(qū))獲機(jī)械學(xué)碩士學(xué)位?，F(xiàn)在華北礦業(yè)高等?？茖W(xué)校機(jī)電系從事教