管状带式输送机的发展和应用.doc

1 管状带式输送机的发展和应用 日本管状带式输送机公司(JPC)最早开发了管状带式输送机，并获得了技术专利，于1979年底成功地制造出第1台管状带式输送机。普利斯通(Bridgestone)公司已获得JPC系统的所有权，在世界范围内生产和销售管状带式输送机，必须经Bridgestone授权。 由于管状带式输送机是从通用的物料搬运形式中分离出的，因此得到用户的普遍认可。目前，管状带式输送机技术日趋标准化，熟悉其性能的人都认为它是一种应该优先选取的散料输送方法。 管状带式输送机的应用基本没有限制，任何物料都可采用。输送的典型物料有矿石、煤、焦炭、石灰石、碎石、页岩和冲积土。一些非常难处理的物料，如钢浓缩物、石油焦炭、粘土、废渣、混凝土、金属碎渣、加湿粉煤灰、尾渣、铝土和滤尘等也可用管状带式输送机输送。2 管状带式输送机的设计要点2.1 管状带式输送机的输送带 用于管状带式输送机的输送带由Bridgestone轮胎公司开发，它与普通输送带相似，但在设计上采用了一些特殊技术。管状带式输送机的输送带由日本的Bridgestone及其授权的公司制造。 输送带必须具有刚性，从而在通过托辊组时形成并保持圆管状；同时，还必须具有一定的柔性，保证输送带能通过过渡段，经由加料段在线路中卷成圆管状运行和以平面状态通过滚筒卸料。可在输送带的织物层间加橡胶层来满足上述要求。为使输送带具有需要的刚性和柔性，必须采用一种特殊的骨架结构。 为了保证搭接部分很好地密封，从而防止物料泄漏，要降低输送带边缘的刚性。进一步讲，要控制上下胶层的厚度和硫化次数，提高输送带自然趋向圆管状的能力。 对于长距离管状带式输送机，输送带也可采用钢绳芯结构，此时，在钢丝绳的上、下各铺有1层横向织物。就像织物芯输送带结构一样，在织物和钢丝绳之间也有一层橡胶。 在紧急维修时，可以暂时采用金属接头或用普通输送带代替，坚持到长期维护时。普通输送带不具有所需的刚性和柔性，结果将产生永久的带芯分层、疲劳或其他不可预测的问题。但普通输送带的优点是结构简单、制造成本低、价格低，有时也可作为圆管输送带的替代品。用于通用带式输送机时，管状带式输送机输送带和普通输送带的使用寿命实际上是相同的。管状带式输送机的清扫装置与通用带式输送机的一样，单刮板和多叶片带式清扫器及旋转刷和空段清扫器都可应用。 特殊制造的管状带式输送机的输送带可用于输送热物料。标准规格输送带使用温度可达60C(140F)，2种热物料规格输送带允许温度可达 110C (230F)和160C(320F)。在选择输送带时必须特别考虑物料粒度和输送带表面温度，非常热的输送带表面会对输送带的寿命产生显著影响。2.2 托辊及其间距 当管状带式输送机直线运行时，上行程(或承载段)的底部3个托辊承受输送带和物料的重量，顶部的3个托辊维持输送带成圆管形。当输送机有垂直和水平弯曲部分时，围着输送带的其他托辊也可能成为承载托辊。下行程(即回程段)也一样。 在下行程或回程中使输送带保持圆管状，而不是像通用带式输送机那样采用平形带，是为了保证其以与承载侧同样的结构尺寸通过垂直或水平弯曲段。 输送带四周的托辊通常被称为圆管状保持托辊(PSK托辊)。托辊组的直径和间距由管状带式输送机的尺寸和输送物料决定。由于成管后的刚度大，在输送带垂度满足要求的情况下与通用输送机相比，托辊间距比较大。表1列出了用于直线布置的管状带式输送机的典型托辊间距和与管状带式输送 机尺寸相关的托辊直径。组成多边形托辊组的托辊可以均布在托辊支架面板的两侧(如图1)，以避免运行中的输送带夹进托辊间的间隙中造成事故。图1 托辊组布置图表1 托辊间距 管径/in(mm) 托辊直径/in(mm) 物料密度/lb.ft-3(kgm-3) 50(800) 75(1200) 100(1600) 6(150) 3.5(89) 66(1600) 60(1600) 51(1200) 8(200) 4(108)72(1800) 63(1600) 60(1600) 5(133) 10(250) 4(108)75(1800) 66(1600) 63(1600) 5(133) 12(300) 5(133) 78(2000) 72(1800) 66(1600) 14(350) 5(133) 84(2200) 75(1800) 72(1800) 16(400) 5(133) 87(2200) 78(2000) 75(1800) 20(500) 5(133) 87(2200) 87(2200) 78(2000) 24(600) 6(159) 96(2500) 93(2200) 87(2200) 28(700) 6(159) 99(2500) 99(2500) 90(2200) 34(850) 6(159) 102(2500) 99(2500) 96(2500) 7(194)注：1)托辊直径取决于辊子转速；2)公制单位数值为笔者推荐取值，供读者参考，表2、表3相同。 管状带式输送机弯曲段的托辊间距必须减小，一般取正常输送段托辊间距的1/31/2。在所有情况下，托辊间距的最终确定，应基于对管状带式输送机的静、动态张力特性和所用典型或综合弯曲的特点的综合考虑。 输送机的尾部过渡段(输送带由平形带卷成圆管形)与通用带式输送机相似，输送带由不同槽角的托辊组支承。在此，通过导料槽为输送机加载，以保证物料加在输送带的纵向中心线附近，有利于输送带的运行。加料侧板下位于输送带中心位置的托辊可以吸收装载物料的冲击载荷。在圆管开始形成处装有1组特殊托辊，由12个托辊排成不在同一平面内的2个六边形。12边形托辊组围成的圆管形比用标准六边形托辊组更接近圆形，能承受封，闭处很高的载荷压力。除这些托辊外，还采用1组特殊的导向托辊，在输送带卷在一起前用来压住输送带一边使其低于另一边(如图2所示)。这个托辊就安装在第1个多边形托辊组的前面，以消除输送带边缘的磨损，正确地搭接并封闭输送带。 图2 圆管开始形成处的特殊托辊组 托辊对齐和适当地加载，对管状带式输送机的导向和稳定运行起关键作用。通用带式输送机的托辊支架在水平和垂直面内对齐，对于输送带的正确导向非常重要，此外还要采用调心托辊来调整不正确的导向或输送带跑偏。由于管状带式输送机输送带由周围各侧的托辊导向，能通过弯曲处并克服输送带中心跑偏问题。管状带式输送机在运行过程中，仍可以调整托辊，使输送带的搭接部分尽量处于承载侧上方。事实上，主要使输送带稳定并保持其搭接部分接近于上方位置的是所输送物料的重量。横截面积占75圆管面积的物料的重心使输送带保持适当的动态性能。在回程段，输送带的搭接部分位于圆形管的下方，搭接处的重量使其在回程中保持适当的动态性能。 均匀给料对于管状带式输送机的稳定运行和导向非常重要，因此，推荐加载时使用带式给料机或振动给料机(它们可提供稳定均匀的料流)。假如不能稳定均匀地给料，则需安装物料横断面监测器和管状带式输送机调速驱动装置，横断面监测器在加料处对物料载荷进行监测并发出信号改变输送带速度，从而使物料的横截面积始终保持一致。 滚筒与圆管之间过渡段的长度，由圆管直径决定。表2中列出针对不同种类输送带推荐使用的输送机头、尾过渡段的长度及相应管状带式输送机的最短长度。表2 输送机头、尾过渡段长度及最短机长 管径/in(mm) 过渡段距离ft(m) 最短输送机长度ft(m) 织物芯输送带 钢绳芯输送带 织物芯输送带 钢绳芯输送带 6(150) 12.5(3.75) 25(7.50) 59(18) 118(36) 8(200) 17.0(5.00) 34(10.00) 65(20) 130(40) 10(250) 21.0(6.25) 42(12.50) 75(23) 150(46) 12(300)25.0(7.50) 50(15.00) 82(25) 164(50) 14(350)29.0(8.75) 58(17.50) 98(30) 196(60) 16(400)33.5(10.00) 67(20.00) 114(35) 228(70) 20(500)42.0(12.50) 84(25.00) 131(40) 262(80) 24(600)50.0(15.00) 100(30.00) 164(50) 328(100) 28(700)58.5(17.50) 117(35.00) 196(60) 392(120) 34(850)71.0(21.50) 142(43.00) 229(70) 458(140)2.3 弯曲 管状带式输送机优于通用带式输送机的显著特点是可以小半径转弯，从而减小了外形轮廓，因此，当环境条件不允许使用通用带式输送机或需多个转载点时可选用管状带式输送机。 由于管状带式输送机输送带完全被周围的托辊约束，所以不会发生跑偏现象，其可以在垂直面和水平面上弯曲，取消了转载点，可从侧面、上面或下面通过已存在的设备和障碍物。输送带刚通过过渡段形成圆管后便可开始弯曲，弯曲必须在到达卸料滚筒过渡段之前结束，输送机两端的过渡段必须是直线段。 弯曲半径通常由圆管直径、输送带类型及使用的弯曲形式决定，一般推荐使用的标准最小半径为：在水平或凹弯曲时，织物芯带为圆管直径的300倍，钢绳芯带应为圆管直径的700倍；如果是“S”形、凸弯曲或水平和凹弯曲综合出现，则织物芯带最小半径为圆管直径的400倍，钢绳芯带应为圆管直径的800倍；在水平弯曲和凸弯曲同时存在的情况下，织物芯带最小半径为圆管直径的500倍，钢绳芯带应为圆管直径的900倍。前述只是一般情况，通常，半径最终取决于设计者对具体输送机的静、动态张力情况和所采用的弯曲形式所进行的综合考虑。2.4 驱动 直线倾斜的管状带式输送机与通用带式输送机 相比，后者机长加长91.5m(300n)后的功率消耗和张力大小与前者相同。按输送机的输送能力和尺寸来比较，管状带式输送机所需功率稍大。如果管状带式输送机有弯曲部分，输送带内物料的输送方向的改变，也要消耗一些功率。管状带式输送机 的输送带张力和功率可按Bridgestone公司开发的专用公式计算1。尽管曲线管状带式输送机比同样长 度的直线型通用输送机所需功率要大，但取消了转 载点及与转载点有关的提升设备。多段通用带式输送机，在每个转载点把物料转载到下一输送机上时有额外的功率要求，与管状带式输送机的功率需求相比较时，两者耗能相当，后者甚至更少。 管状带式输送机在冬季运行时要特别考虑起动力矩增大的情况，还要采取措施克服输送带在寒冷环境下变得僵硬和潮湿物料结冰结块引起的附加阻力。 管状带式输送机一般选用可调速驱动装置，结合物料横断面监测器控制管状带式输送机的起动，起动时间一般取100 s以内，带速在额定带速的10到100内可调。同时采用跑偏开关、拉绳开关等安全保护装置。 与通用带式输送机不同的是，管状带式输送机的每次特定应用，必须对其功率需求和输送带张力进行详细的工程预测。表3 管状带式输送机的性能参数管径/in(m)物料横截面积/ft2(m2)(75%充填率) 带速/m.s-1 正常输送量/t.h-1 最大物料粒度 /in(mm)正 常最 大物料密度800kg.m-3物料密度1600 kg.m-36(150) 0.140(0.013)2 2.75 84 166 1.25(3050)8(200) 0.248(0.024)2.5 2.75 159 318 2.75(5070)10(250) 0.441(0.037)2.5 3 304 608 3.50(7090)12(300) 0.527(0.053)2.5 3 389 778 4.00(90100)14(350) 0.710(0.072)3 3612 1224 4.75(100120)16(400) 1.163(0.094)3.15 3.751144 2288 5.50(120150)20(500) 1.670(0.147)3.75 3.751848 3696 6.50(150175)24(600) 3.014(0.212) 4 4.52861 57228.00(175200)28(700) 3.330(0.289)4.5 4.54097 815810.00(250275)34(850) 4.349(0.426)5 56420 12840 11.50(285305)25 物料粒度 物料粒度对于确定管状带式输送机尺寸很重要。表3列出管状带式输送机的尺寸、输送量和相应的可正常输送的物料粒度。一般最大粒度为圆管直径的1/3。在物料粒度稳定的情况下，也可输送较大粒度的物料。加料量相对于推荐管径过大，将不利于输送带和约束输送带的托辊的使用寿命。以物料粒度来决定圆管直径，要比按输送量所选管径略大。2.6 结构架 结构架中用来支承托辊的面板由平板冲压而成，非常经济。大型管状带式输送机的面板由角钢和钢板制成。托辊安装孔由配钻而成，以保证所要求的托辊安装准确度。 面板结构可以是多样的，图3、图4所示为目前常用的结构，图5所示是一种新型组合面板结构，与上述结构相比，具有结构简单、重量轻、安装方便等优点。而图6、图7所示的组合面板装配的管状带式输送机更具有布置灵活的优点。 所有面板都应与输送机的纵向轴线垂直正交，国外某公司的公差范围仅为1mm。 支承桁架、平台和柱脚与通用带式输送机相似。由于托辊面板的作用，管状带式输送机的桁架(包括走台)更加坚固，因此允许采用稍轻型的设计。 对于长距离的管状带式输送机，在设计时就应考虑由于环境温度变化引起的结构架伸缩问题，可采用铰接等结构连接方式。通过型通廊也可满足长跨距的要求，根据管状带式输送机的尺寸大小，维修走台可以设置在一侧或两侧。典型的管状带式输送机可采用较轻桁架设计，减小基础载荷。3 管状带式输送机的优点(1)环保功能 物料完全被胶带封闭，不会外泄，因此，输送块料、粉料、有毒及起尘物料均不会造成环境污染。(2)小半径弯曲能力 与其他形式的带式输送机相比，管状带式输送机的一个重要优点就是小半径弯曲能力。对于大多数应用来说，这个优点是最重要的，当输送带方向急剧变化时，不需设转载点。托辊成环形围在输送带周围，输送带可在任何方向弯曲。弯曲可在水平面、垂直面甚至可以同时在水平和垂直2个面上。取消了转载点，也省掉了所需的附加滚筒、给料斗、灰尘收集器或除尘设备、基础和功率分配，因此物料损失显著减少。最重要的还是避免了转载点的维护问题。管状带式输送机可有多个弯曲段，因此1台管状带式输送机可取代多台通用带式输送机和相关的转载点及附加设备。(3)大角度倾斜能力 与通用带式输送机相比，管状带式输送机有更大的倾斜输送能力，由于是圆形横断面，增大了物料与输送带的接触面积，使输送倾角增大50，最大可达27。倾斜角