如何進(jìn)行皮帶輸送機(jī)的張力值計(jì)算

隨著現(xiàn)代皮帶輸送機(jī)的多功能設(shè)計(jì)，采用長(zhǎng)運(yùn)距、大運(yùn)量的機(jī)械設(shè)備的應(yīng)用也越來越廣泛。由于運(yùn)輸?shù)木嚯x越長(zhǎng)其所要求的皮帶強(qiáng)度也就越高。但是高帶強(qiáng)的皮帶不但價(jià)格昂貴，并且質(zhì)量也不太穩(wěn)定，因此，皮帶輸送廠家在設(shè)計(jì)當(dāng)中降低皮帶的最大張力值，使得皮帶的選型立足國(guó)內(nèi)。

目前普遍采用的降低皮帶最大張力的方法是助力驅(qū)動(dòng)，其方法有2種，一種是線摩擦式驅(qū)動(dòng)，另一種是轉(zhuǎn)載式多點(diǎn)驅(qū)動(dòng)。2種助力驅(qū)動(dòng)均能顯著地降低皮帶的最大工作張力。采用轉(zhuǎn)載式多點(diǎn)驅(qū)動(dòng)，將帶來一系列設(shè)計(jì)計(jì)算上的困難。其包括如何確定中間驅(qū)動(dòng)點(diǎn)的數(shù)量和位置及如何計(jì)算皮帶的張力等。現(xiàn)結(jié)合本人的設(shè)計(jì)實(shí)踐，探討采用轉(zhuǎn)載式多點(diǎn)驅(qū)動(dòng)時(shí)皮帶張力的計(jì)算及驅(qū)動(dòng)點(diǎn)數(shù)和位置的確定。

    中間驅(qū)動(dòng)點(diǎn)的設(shè)置設(shè)置幾個(gè)中間驅(qū)動(dòng)點(diǎn)，中間驅(qū)動(dòng)點(diǎn)如何布置，需考慮諸多因素，包括皮帶選型范圍，電機(jī)、減速器及液力偶合器或其它驅(qū)動(dòng)部件的選型，驅(qū)動(dòng)點(diǎn)設(shè)置限制條件，皮帶輸送機(jī)的總體布置等。對(duì)于不同工況的皮帶輸送機(jī)，將有不同的限制條件，因此很難提出一個(gè)適用于任意工況皮帶輸送機(jī)的通用的確定中間驅(qū)動(dòng)點(diǎn)的方法。在此僅提出從皮帶選型角度考慮的確定中間驅(qū)動(dòng)點(diǎn)位置及數(shù)量的方法。

  中間驅(qū)動(dòng)點(diǎn)的功率范圍從皮帶使用的實(shí)際情況看，我國(guó)鋼繩芯皮帶帶強(qiáng)在0 N/mm以下時(shí)，其質(zhì)量穩(wěn)定，可與進(jìn)口皮帶媲美。另外，鋼繩芯皮帶的價(jià)格也隨著帶強(qiáng)的增加而增加，因此控制皮帶的選型在帶強(qiáng)為0 N/mm及其以下范圍，在技術(shù)經(jīng)濟(jì)兩方面均較有利。若控制皮帶帶強(qiáng)為0 N/mm，取皮帶安全系數(shù)k=8 ，則皮帶（單位寬度）的最大張力應(yīng)為394 N/mm。因皮帶最大張力出現(xiàn)在驅(qū)動(dòng)滾筒的趨入點(diǎn)，驅(qū)動(dòng)單位的驅(qū)動(dòng)圓周力為皮帶在驅(qū)動(dòng)滾筒上趨入點(diǎn)張力與奔離點(diǎn)張力之差，由驅(qū)動(dòng)單元的驅(qū)動(dòng)功率計(jì)算公式：及尤拉公式：可得：式中N―――驅(qū)動(dòng)總功率， kW v―――皮帶運(yùn)行速度， m/s P―――驅(qū)動(dòng)圓周力， N《起重運(yùn)輸機(jī)械》2000 （9）―――皮帶趨入點(diǎn)張力， N―――皮帶奔離點(diǎn)張力， Nμ―――皮帶與滾筒之間摩擦系數(shù)α―――皮帶在滾筒上的圍包角當(dāng)驅(qū)動(dòng)單元為單滾筒驅(qū)動(dòng)時(shí)，一般取圍包角為=2.7 （取μ=0.3）。鋼芯皮帶使用帶寬可得出此條件下功率范圍為782～1095 kW 若采用雙滾筒驅(qū)動(dòng)時(shí)，皮帶在滾筒上的圍包角可達(dá)=3.9，在此條件下，每個(gè)驅(qū)動(dòng)點(diǎn)的功率范圍為923～1640 kW.因此考慮驅(qū)動(dòng)點(diǎn)個(gè)數(shù)時(shí)，可大致按照上述功率范圍確定。

1、中間驅(qū)動(dòng)點(diǎn)確定方法在按照上述功率范圍確定了中間驅(qū)動(dòng)點(diǎn)的數(shù)量之后，根據(jù)皮帶輸送機(jī)設(shè)計(jì)原理，有如下確定驅(qū)動(dòng)點(diǎn)位置的方法。

（1）等圓周力法該方法是將總驅(qū)動(dòng)圓周力按驅(qū)動(dòng)單元的數(shù)量平均分配，每個(gè)驅(qū)動(dòng)單元提供相同的驅(qū)動(dòng)功率，其特點(diǎn)是驅(qū)動(dòng)單元設(shè)備選型單一，易于維修和配件準(zhǔn)備。在驅(qū)動(dòng)單元的驅(qū)動(dòng)圓周力確定之后，皮帶的張力則取決于驅(qū)動(dòng)單元布置的位置輸送帶廠家。滿足等圓周力條件下中間驅(qū)動(dòng)點(diǎn)布置法有2種：定距離布置法：該方法是按照皮帶輸送機(jī)整機(jī)長(zhǎng)將輸送機(jī)按給定運(yùn)距分為幾段，每個(gè)驅(qū)動(dòng)單元驅(qū)動(dòng)相應(yīng)長(zhǎng)度的區(qū)段。當(dāng)輸送機(jī)布置簡(jiǎn)單如單一傾角時(shí)，可以等距離布置驅(qū)動(dòng)單元。這種布置方法因驅(qū)動(dòng)單元距離已知，各段運(yùn)行及提升阻力易于計(jì)算，因此設(shè)計(jì)計(jì)算簡(jiǎn)單。其缺點(diǎn)是每個(gè)驅(qū)動(dòng)段皮帶的最大張力可能不同，皮帶選型必須根據(jù)最大張力確定，未必能充分發(fā)揮皮帶的潛能。另外，每個(gè)驅(qū)動(dòng)單元實(shí)際圍包角差別較大，必須在計(jì)算中校核圍包角。

等張力布置法：該方法的思路是讓各驅(qū)動(dòng)單元滾筒的趨入點(diǎn)張力（即各驅(qū)動(dòng)段最大張力）相同，使皮帶的張力圖中的幾個(gè)峰值相等，可最大限度地發(fā)揮皮帶的能力。計(jì)算時(shí)，因?yàn)椴恢莉?qū)動(dòng)點(diǎn)的位置，因此不能預(yù)先求得各段皮帶運(yùn)行及提升阻力，需補(bǔ)充相應(yīng)的張力相等的方程。設(shè)n個(gè)中間驅(qū)動(dòng)點(diǎn)，需要補(bǔ)充n個(gè)張力相等的方程，當(dāng)驅(qū)動(dòng)點(diǎn)較多時(shí)，計(jì)算比較麻煩。

（2）等圍包角法當(dāng)按等圓周力方法布置驅(qū)動(dòng)單元時(shí)，皮帶在傳動(dòng)滾筒上的圍包角無法控制。驗(yàn)算這種布置方法的計(jì)算結(jié)果，則發(fā)現(xiàn)，有些輸送機(jī)的某驅(qū)動(dòng)單元的有效圍包角僅有幾十度，皮帶包在滾筒上的大部分為備用弧，沒有充分利用。不同于等圓周力法，等圍包角法的思路是最大限度地利用皮帶在滾筒上的圍包角。當(dāng)使用等圍包角法時(shí)，各驅(qū)動(dòng)單元的圓周力可能是不同的。等圍包角法也有定距離布置及等張力布置2種布置方法。