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DTⅡ型带式输送机设计应用探讨
发布时间：2013-04-07 20:19 来源：未知
1、概况
带式输送机是一种应用极其广泛的输送机械。建国50年来，从无到有、从小到大，从TD 60、TD62、TD 72，发展到TD 75、DX、GX、QD等多种系列，目前已接近世界先进水平。为进一步适应我国经济发展的需要，原机械工业部根据“八五”规划及各使用部门的要求，提出了更新换代计划，由九厂一所组成的联合设计组，开展更新系列的研制和设计工作，推出了DTⅡ型固定式带式输送机新系列。
据介绍，DTⅡ型新系列的设计及《D，rⅡ型固定式带式输送机设计选用手册》（以下简称《手册》）的编制原则有以下五条。
(1)将原TD 75和DX型两大系列统一更新为“DTⅡ型”，并将全系列更新工作分为两个阶段进行。
(2)更新后的新系列取消年代标志。
(3)薪系列的部件按照承载能力大小，分为轻、中、重三型。第一阶段完成主参数型谱及轻、中型部件与部分重型部件的设计。
(4)部件设计采用主技术参数、性能指标、外形尺寸、安装尺寸及技术条件“五统一”原则，而各厂的生产制造工艺可以不同。
(5)主参数、运行功率和张力的计算方法均采用ISO国际标准。
DTⅡ型自1994年开始推广至今已有五年多的时间，在各行各业中逐步推广应用。因其吸收了国内外先进技术，故比原系列具有许多优点。但由于在新系列编制过程中征求和接受各方面的意见不够，《手册》内容对其设计意图不够清楚，加上部件不齐，致使在工艺设计应用中感到诸多困难和不便，甚至在一些工程设计中宁可用TD75型而不用DTⅡ型。因此，本文将这些情况介绍出来，在分析的基础上提出改进意见，以期对DTⅡ型的推广应用有所帮助。
三门峡富通新能源生产销售的皮带输送机主要和颗粒机生产线配套使用，同时我们也可以根据用户的需求订做各类型的皮带输送机。
2、关于主参数型谱
DTⅡ型的主参数包括了轻、中、重三型，似乎应与GB 987 - 91-致。GB 987 - 91代替了GB 987- 77、JB 3001- 81和JB 3668 - 84，包括轻、中、重三型，其与其他系列带式输送机主参数的比较。
从表1的对比中可以看出，DTⅡ型只是覆盖了原TD 75型和DX型的主参数，并不包含QD 80型（轻型）的主参数。笔者认为，新型谱中应补列轻型主参数，或在主参数型谱中注明本系列不包括轻型。
另外，槽形托辊槽角，TD 62型为20°，TD 75型为30°，ISO国际标准取20°、25°、30°、35°、40°、45°多种，实际需要也是如此。OIML 50号国际建议规定，装有电子皮带秤的带式输送机，一级秤其槽角不超过204，二级秤其槽角不超过30°。JJG650 - 90电子皮带秤检定规程也规定其槽角不得大于30°。而DTⅡ型只采用35°、45°两种，这就意味着DTⅡ型不能安装电子皮带秤。据说在DTⅡ型研制初期，曾有建议“槽角为35°、45°这一规定太死，应有30°、35°、40°、45°多种，供不同使用条件选用”的意见，不知何故未被采纳。
DTⅡ型系列主参数及其部件设计的对象，给人的感觉是用于矿山。其实带式输送机使用范围极其广泛，涉及许多行业部门。因此带式输送机行业应重视新系列主参数型谱的及时修订，以满足用户需要，为工程设计应用提供方便。
3、参数的选择
作为设计选用手册，对各参数的选用方法应有明确的指导意见，但《手册》的欠缺较多，主要包括以下几点。
3.1带宽和物料粒度的关系
带宽不仅取决于输送能力，也取决于被输送物料的粒度。《手册》虽指出“输送机允许输送的物料块度取决于带宽、带速、槽角和倾角，也取决于大块物料出现的频率”。但紧接着又说“本系列推荐按表1选取”。然而，表1所列既不分大块物料的出现频率，也不分带速、槽角和倾角，只是每个带宽对应一个最大块度。TD 62、TD 75、DX型等选用手册，以及CEMA(2)等手册或书刊，对粒度都分为未筛分（最大粒度占10%～15%）和已筛分（基本为一个粒度范围）两种情况，显然与《手册》不同。此外，《手册》又指出“当输送硬岩，带宽超过1200 mm，一般应限制最大粒度在350 mm”。而表1中所列带宽1200 mm及以上的最大块度均取350 mm。这种论述，不知是表1只适用于硬岩，还是DTⅡ型只适用于硬岩？令人费解。不是硬岩又该如何选择？
3.2带速的选择
带速是重要的参数之一，其大小不仅取决于输送能力，更取决于物料的特性、输送机的布置与工况。但《手册》只列出了带速与带宽、输送能力的关系，而没有指导人们如何正确选择。在实际应用中，真正要确定带速，还得去查其他的手册和参考资料。可见，《手册》未能起到应有的指导作用。
3.3输送带覆盖胶层厚度
《手册》介绍，根据所输送物料的松散密度、块度、落料高度及物料的磨琢性大小，确定输送带覆盖胶层厚度，常规条件下按引用的DIN 22101三个表选取。
其实，我国根据国产输送带的，已积累了选择输送带覆盖胶层厚度的许多经验，在一些行业标准、选用手册和书刊中都有介绍。DTⅡ型应在总结经验的基础上加以提高，并提出具体的选用方法予以指导应用。《手册》没有这样做，实属憾事。我们并不反对使用国外先进标准（如DIN 22101），但《手册》并未将DIN 22101的9.2节引用完整（如“对于织物芯带，承载侧覆盖胶厚度（上胶厚）与滚筒侧覆盖胶厚度（下胶厚）之比不超过3:1”等）。另外，按这三个表具体操作也有些问题，如输送电力锅炉用煤，电力行业标准规定，输送原煤为4.5 mm/l.5 mm，输送破碎后的煤为3.0 mm/l.5 mm。若按《手册》所列三个表选，下胶厚为1—2 mm(可以取1.5 mm)。但承载侧如何定？若设载荷等5个因素都处于正常（或中等）状态，评价值总数为10，附加厚度为3～6 mm，加上基本厚度后为1.5—8 mm，则承载侧的覆盖胶厚度究竟取多少为好？诸如此类，《手册》未作说明。
4、设计计算方法
带式输送机的张力和功率的计算方法有多种，不少人经过分析研究认为IS0 5048推荐的方法比较符合实际，我国已等同采用其作为计算国家标准(GB/I' 17119 - 1997 )。因此，DTⅡ型采用IS0 5048的计算方法是合理的。但IS0 5048只是原则上指出了张力及功率的计算方法，没有说明具体计算步骤和各参数的具体取法。作为设计选用手册，理应将原则结合我国具体条件加以细化，便于工程应用。但《手册》没有这样做，反而将IS0 5048中叙述的一些内容省略，变得更加原则，这给工程设计应用带来诸多困难。
4.1输送能力的倾斜系数k
《手册》说明倾斜系数k“按IS0 5048式(16)计算，也可按表32查取”，但没有列出公式(16)，也没有说明公式(16)与表32间的关系。经笔者试算，发现两者差距较大，且无规律可循。
4.2张力的计算方法
目前，简易计算法和逐点张力法仍是张力与功率计算的两种主要方法。IS0 5048提出了一个与古特异、古特立奇等一般简易法有区别的简单计算方法，即在机长大于80 m时，引入一个系数C作为主要阻力的因数，而不用计算附加阻力，以使计算简便。笔者经多例实算后认为，带式输送机的完整设计计算离不开逐点张力法，其理由有以下几点。
(1)不计算附加阻力的前提条件是机长大于80m；而当机长小于80 m时，则要计算附加阻力FN。而FN的计算则需要知道有关各点的张力，这只能通过逐点计算才可求得。其中，机长小于80 m的带式输送机在包括化工企业在内的许多工业部门中被大量应用。
(2)在确定最小张力、最大张力、凸（凹）弧段曲率半径、拉紧装置重锤重量等参数时也都需要用逐点法求解各点张力。
(3)IS0 5048中5.1.3条公式适用范围指出：“所提出的传动滚筒上圆周力的计算公式仅适用于均匀而连续加载的输送机”。对于带坡度变化的，则要按不同载荷条件计算，此时需要用逐点张力法，说明IS0 5048这个简单计算方法仍不能排除逐点张力法。
然而，《手册》回避逐点张力法，在例举中，碰到要采用逐点张力法时，只写出“由F2min=……N计算输送机各点张力得F4=……N”，没有指明如何去计算各点张力。有人可能会说，这个计算方法就是逐点张力法。既然是，为什么不讲清楚，以至于有人撰文(5)，在TD 75型已被DTⅡ型代替的今天，在应用《手册》时，仍必须与TD 75型选用手册配合使用，这显然是不妥的。在微机普及、计算手段先进的情况下，采用逐点张力法计算不是什么困难之事，因此采用逐点张力法必须在《手册》中予以明确，并在例举中交待清楚具体步骤。
4.3系数C
《手册》称，系数C“按IS0 5048公式(6)计算或按表33进行查取。”首先，IS0 5048的公式(6)为C的定义，即C= (FH+FN)/FH，FH和FN都为未知数，不知该如何计算；其次IS0 5048指出：当输送机长度大于80m时，C的数值可由公式(7)计算，也可以查图1。当机长小于80 m时，则C不是定值，不能采用系数C进行简单计算。再来看《手册》表33，除列出机长犬于80 m时C的数值外，还列出了机长为40m和63m时C的数值。《手册》这样编写，将造成机长小于80 m时也可以不用计算附加阻力而采用系数C进行简单计算的误解，这种违背ISO5048的原则的作法应予以更正。
4.4关于模拟摩擦系数
也称运行阻力系数，是一个影响张力及功率的重要因数，与输送机结构、托辊质量、物料特性运行环境及工况有关。IS0 5048取，的基本值为0.020，但有七项基本条件，并指出在下列情况下，其，值可以超过基本值0.020，并可达到0.03。
(1)物料内摩擦系数较大；
(2)托辊槽角大于30°；
(3)带速大于5 m/s；
(4)托辊直径小于108 mm；
(5)环境温度低于20℃；
(6)张力过低使输送带垂度过大；
(7)采用软芯和覆盖层厚而柔软的输送带；
(8)输送机安装调整质量差；
(9)运行条件多尘、潮湿和湿态（粘性的）；
(10)承载分支托辊间距大于1.5 m，回程分支托辊间距大于3m。
IS0 5048还说明，“尽管如此，，值的优选和估计还要靠制造厂，因为各种不同的影响因素均与它有关”。
DTⅡ型的槽角均大于30。，托辊直径有的为89mm，可见这两项均不符合采用基本值0.020的条件。但《手册》中，对上述情况未作一点说明，只说，值按表34选取。表34与DIN 22101的表3类似，但DIN的，值为0.017～0. 035，且同样有同ISO5048中所列的十项条件。《手册》表34只推荐了四种情况下的f值，范围为0. 02～0.03，且未作进一步说明。原TD 75和DX两系列的，值在0.02～0.04范围内，而DTⅡ系列的，值被缩小在0.02～0.03范围内。作为《手册》，应对，值被缩小的理由作出说明，并讲清楚影响，值的条件，以便工程设计应用中参考。
4.5输送带层数
输送带层数按《手册》中列出的公式(18)计算。
关于式中Fltmax值，IS0 5048规定：当用来选择输送带类型，确定输送带尺寸及其作用在输送带上最大张力时，对一些常用较简单的输送机，其起动状态下的最大张力F值可按下式计算：’
式中的起动特性系数值根据驱动特性确定，数值在1.3～2.0之间。然而，《手册》却确定Fi．nax是稳定工况下输送带的最大张力，两者相差1.3—2.0倍。看来，将上述两者状态下的安全系数”取为相同的数值是不妥当的，应该对应一种状态的张力明确一种安全系数。
5、部件及选用
DTⅡ型是在各生产厂家对TD 75型、DX型部件进行改进及消化吸收国外先进技术的基础上编制的新系列。但据笔者的工程设计应用体会，DTⅡ型的部件尚有欠缺，不能满足工程设计选用需要，主要有以下几点。
5.1驱动装置
为DTⅡ型配套的驱动装置原只有直交硬齿面减速器一种，后又增补了平行轴硬齿面减速器。硬齿面减速器在我国属于新技术，质量还不够稳定，价格相对较高，特别是对于小功率的驱动装置，为什么不能用国内成熟且质量稳定的软（或中硬）齿面减速器呢？应该是可以的。但DTⅡ型没有配套，要用就得自行选配，《手册》失去了应有的指导作用。
此外，在DrⅡ型的驱动装置中，未将减速器与传动滚筒相联的弹性柱销齿式联轴器列入驱动单元，这虽为新系列编制节省了不少工作量，但却给工程设计选用者增添了不少麻烦，即不仅要选配联轴器，而且要为计算驱动装置与传动滚筒的相对位置尺寸而查找数据，十分繁琐，稍不留心，极易出错。
5.2逆止器与制动器
逆止器用来防止输送带逆转，而制动器用于限制停车过程中的制动时间或阻止停车后的滑行。对于向上倾斜布置的输送机，为了防止带负荷停车时逆转，一般应设逆止器；对于向下倾斜布置的输送机，为了防止断电时引起的物料堵塞及飞车事故，一定要设制动器；而对于停车过程的制动时间长短有一定要求的各类输送机，则应加设制动力矩适当大的制动器来实现。CEMA对使用逆止器和制动器的建议，如表2所示。
通常使用的大量的带式输送机均属向上倾斜布置，向下倾斜布置则极少。据表2，驱动装置应分三种情况，即逆止器、制动器均不设置；只设置逆止器；只设置制动器。然而DTⅡ型中，虽其驱动装置也分三种，但与表2所列有别，即逆止器、制动器均不设置；只设置制动器；既设置制动器，又设置逆止器。可见TDⅡ型中没有解决“只设置逆止器”时如何选用的问题。
5.3中部卸料装置
带式输送机的中部卸料装置有双滚筒卸料车和犁式卸料器等。在以往的系列设计中，双滚筒卸料车有带动、电动和固定式三种；犁式卸料器也有手动、气动、电动多种，还有电动犁式卸料车，近来又发展了变槽角的。然而DTⅡ型中只有电动变槽角（分单侧和双侧）一种，也未说明为什么没考虑其他型式的原因。遇到较长水平段需要连续卸料时，按常规一般用电动双滚筒卸料车；按DTⅡ型就只能用犁式卸料器，与实际需要差距较大。
5.4拉紧装置
螺旋拉紧装置结构简单，很受工程设计者欢迎，但亦有其缺点，即拉紧力因工况而变，需要经常调节。在ISO、CEMA等国际标准及国外公司的手册中都规定：螺旋拉紧装置只允许使用于机长小于30 m的带式输送机。我国电力行业也这样规定。OIML 50号国际建议、JJG 650 - 90都规定，装电子皮带秤的带式输送机不宜采用螺旋拉紧装置。我国过去的系列（如TD 75）已将其范围扩大到80 m;DTⅡ型又将拉紧行程增加了1000 mm -档，将其范围由TD 75的80m扩大到100m，离国际惯例越来越远，是否妥当值得研究。
5.5机架
机架属三类部件，一般由设备布置要求来确定其尺寸参数。DTⅡ型的机架系列存在以下问题，给按设备布置来选择机架带来诸多不便。
(1)对于驱动装置架，每种组合只有一种高度；头架和尾架所用机架高度的种类也很少，特别是缺少中高式头架。这样在工程设计中遇到要求用高式头架和驱动装置架时，必须加很高的混凝土墩子，既不好看，又不实用。
(2)车式拉紧装置尾架只有水平式一种，若要在倾斜输送机尾部用车式拉紧装置，尾架怎么办？是不能用，还是要自行设计？
6、几点建议
从以上分析可以看出，DTⅡ型带式输送机的确存在一些不适应工程设计需要的地方。原TD 75型系列在1972年完成后，经过三年设计实践，于1975年才正式修订定型。DTⅡ型从1994年以来已走过五个年头，经应用实践，也完全有必要加以修订完善，笔者建议从以下几个主要方面进行。
(1)修订主参数型谱，使其符合国标和国际先进
标准，或者明确本系列设计不包含轻型。
(2)修订部件的类型和种类（特别是驱动装置），使之适合工程设计的需要。
(3)修订设计选用手册，一方面要对各种参数的选择提供指导性意见；另一方面要对计算方法（如张力、功率及各主要参数的计算）要有比较具体的步骤，使应用者有章可循，有据可查。
修订前要认真总结DTⅡ型推广以来的经验教训，广泛听取各行业的意见，使修订完善的新系列能得到更好的推广应用，以促进我国带式输送机技术水平的不断提高。
