胶带机输送原理分析论文

为了提高砂石系统运行质量和减少运行成本。在霜冻期，如何处理好胶带打滑的问题，不仅有着极其重要的经济效果，而且可以避免无法预料的事故发生。

摘要：为了提高砂石系统运行质量和减少运行成本。在霜冻期，如何处理好胶带打滑的问题，不仅有着极其重要的经济效果，而且可以避免无法预料的事故发生。

前言：

胶带输送机工作时是靠胶带与驱动滚筒之间的摩擦力驱动胶带运行、带动胶带上的物料实现连续运输的,驱动滚筒旋转时,若胶带不能与驱动滚筒同步运转或胶带不转,称之为胶带打滑。胶带打滑故障在胶带输送机事故中所占比例较大,尤其是在安装调试过程中。

在砂石加工系统中，由于运行工期长且属于野外作业，难免会遇到霜冻期。在此期间，由于天气寒冷，早晨的水珠在遇到冷空气的条件下结成冰，改变了驱动滚动和胶带的摩擦因素，致使胶带机打滑。打滑带来的经济损失是非常巨大的。因此，如何处理胶带机打滑有着积极的作用。

主题

1．工程概况

砂石料加工系统布置在槟榔江苏家河口水电站坝址左岸下游约1.4km处，距料场约1.2km。系统生产供应水电站建设所需混凝土及大坝垫层料用砂石骨料；加工砂石骨料的源材料来自电站坝址左岸下游约2.6km的小江平坝料场Ⅱ采区和离加工系统约700m的2#渣场回采料。砂石加工系统承担约58×104m³混凝土（其中喷混凝土约4.5×104m³）和28.2×104m³大坝面板垫层料所需的砂石骨料。其需生产混凝土粗细骨料约125×104t，大坝面板垫层料约62×104t，其中碎石109.1×104t，砂77.9×104t。

加工系统场地布置在电站坝址左岸下游3#渣场上部的斜坡地带，地势总体呈东部高、西部低，前有电站主要交通道路连接2#回采渣场及小江平坝料场。整个加工系统占地面积约7.8万㎡。粗碎车间布置在1600.00~1609.00m高程，半成品仓布置在1633.00m高程，成品加工车间布置在1618.00~1627.00m高程，成品仓、骨料称量站布置在1614.00~1616.00m高程。

砂石加工系统设计规模为粗碎处理能力660t/h，成品骨料生产能力为450t/h（其中：砂200t/h），满足苏家河口水电站高峰月浇筑强度4.2万m³混凝土和3.3万m³大坝面板垫层料所需的砂石骨料。加工系统设备总装机功率2850.5kw，系统最大用水量500t/h。

2．胶带机输送的原理

胶带机是一种摩擦驱动以连续方式运输物料的机械。主要由胶带、主动滚筒、拉紧装置、拖辊机架以及和传动装置等部分组成。

①输送带

常用的有橡胶带和塑料带两种。橡胶带适用于工作环境温度-15～40°C之间。物料温度不超过50°C。向上输送散粒料的倾角12°～24°。对于大倾角输送可用花纹橡胶带。塑料带具有耐油、酸、碱等优点，但对于气候的适应性差，易打滑和老化。带宽是带式输送机的主要技术参数。

②托辊

分单滚筒（胶带对滚筒的包角为210°～230°）、双滚筒（包角达350°）和多滚筒（用于大功率）等。有槽形托辊、平形托辊、调心托辊、缓冲托辊。槽形托辊（由2～5个辊子组成）支承承载分支，用以输送散粒物料；调心托辊用以调整带的横向位置，避免跑偏；缓冲托辊装在受料处，以减小物料对带的冲击。

③滚筒

分驱动滚筒和改向滚筒。驱动滚筒是传递动力的主要部件。分单滚筒（胶带对滚筒的包角为210°～230°）、双滚筒（包角达350°）和多滚筒（用于大功率）等。

④张紧装置

其作用是使输送带达到必要的张力，以免在驱动滚筒上打滑，并使输送带在托辊间的挠度保证在规定范围内。

其工作原理如下图：

图（1）

2．引起胶带打滑的原因及影响

造成胶带打滑的主要原因是过载、滚筒沾水、胶带过松、拉紧力不够以及胶带过长等原因造成的。

总的归结原因有两个：一个是主观原因；另一个是客观原因。主观原因就是胶带机在运行过程中，胶带会伸长或是负荷过重，导致胶带机打滑；客观原因就是环境温度的急剧变化，导致胶带机打滑。前者可以通过拉紧装置（拉紧装置必须可以自由下垂）来防止胶带机的打滑。而后者到目前还没有一劳永逸的有效措施。因此，研究后者有着深远的意义。

胶带输送机工作时,由于各种原因引起的胶带打滑故障如不能及时排除或预防,将会造成比较严重的后果。轻则损坏驱动滚筒上的包胶,重则引起断带。

3．探讨解决在霜冻期胶带打滑的方法

解决胶带机打滑，就是增加驱动滚动的摩擦力。

从力学的角度

f=μN

f------加在驱动滚筒上的摩擦力（单位：N）

μ-----摩擦因素（由介质决定）

N------加在驱动滚筒上的正压力（单位：N）

可以看出增加驱动滚动的摩擦有两种，第一就是增加正压力（也就是将皮带和胶带拉紧）；第二种就是改变摩擦因素。在这两种增大摩擦的方法中，对于胶带过度的张紧，会降低胶带的寿命。因此，增加正压力（拉紧）是有一定的限度的。在霜冻期，由于接触面非常的光滑，拉紧并不起作用。所以，只能选择后者。而后者是要改变摩擦因素，摩擦因素是由介质决定的。改变摩擦因素有两种：加入新介质和改变接触面的粗糙度。在砂石加工系统中，加入细砂介质，最为方便又不影响皮带。虽然加砂可以防止皮带和胶带的打滑，但由于砂石加工系统中，胶带较多，一条一条地处理，既费时又浪费大量的人力物力。因此，寻找一种有效的方法尤其重要。

现根据实际情况提出四种方案（几种方案都是以增加摩擦因素μ为目的的）:

第一种:就是在驱动光面滚筒上钻孔。

第二种:就是在驱动滚筒上包胶。

第三种:就是在驱动滚筒上包胶并把胶做成人字。

第四种:就是在驱动滚筒上包胶并把胶做成人字以及在胶上钻小孔。

比较：第一种，由于光面是铁表面，与胶相互接触，在霜冻期由于温度引起表面光滑，导致皮带打滑，此种不可取。第二种和第三种已经都实验过（现在用的就是第三种），在非霜冻期效果还可以，但在霜冻期效果就不明显。第四种虽然和第三种差不多，但由于有一个一个的孔，在大气压的作用下让皮带与驱动滚筒上的胶面吸附在一起，起到既能增加摩擦因素μ，有能增加正压力的效果，从根本上解决了霜冻期皮带打滑的问题。

现对第四种方案进行说明：

a．孔的个数确定

在驱动滚筒上是否钻的孔越多越好呢？

根据力学f=μN，是否可以找到既能增加摩擦因素又能增加正压力的方法。现假设在驱动滚筒上钻一个盲孔（盲孔顶部要求无毛刺），现在对盲孔、胶带及驱动滚筒进行受力分析。如图（2）

图（2）

设大气压强为P0，孔的面积为S，正压力为N，摩擦力

为f，根据作用力与反作用力，加在皮带上的力f’=f，设在

没有钻孔之前的摩擦因素为μ，钻孔之后的摩擦因素为μ’。皮带压缩后的压强为P1，体积为V1，压缩前的体积为V。

当皮带转至把孔全封闭后，孔内的空气会被挤出。会导致孔内的空气减少，压强也就会减小，即P1减小。致使在皮带上形成一个压差P。压差为：

P=P0-P1------------①

加在皮带上总的压力为：

N总=N+PS------------②

由①②可以得到

N总=N+PS=N+（P0-P1）S------------③

在没钻孔之前的摩擦为：

f前=μN----------④

在没钻孔之后的摩擦为：

f后=μ’N总=μ’[N+（P0-P1）S]----------⑤

对于等式④⑤中，由于钻孔后，在皮带上形成一个压差。导致皮带稍微变形，导致接触表面粗糙度增大，这样就增加了驱动滚筒的摩擦因素μ。与此同时，由于压差的作用，在皮带表面形成一个额外的正压力，且此正压力和外界负荷成正比关系。若是钻n个孔，其摩擦力就变为：

f总后=nf后=nμ’N总=nμ’[N+（P0-P1）S]----------⑥

从上面⑥式可以看出，摩擦力的大小与孔的个数成正比，若摩擦力大于皮带的最大拉力就有可能拉断。因此，在钻孔的时候要严格控制孔的个数。其个数：

n≤F皮带张力/μ’[N+（P0-P1）S]

b．孔的位置分布

根据砂石系统胶带机的运行规律，一般驱动滚筒和皮带之间有一个包角α，以包角的两边界为界限，在包角内钻孔。分布如图：

下图为驱动滚筒展开图：

孔

包角

上边界

包角

下边界

图（3）

这样布置便于胶带在运行的过程中，孔交换的起作用。

4．结束语

以上述的方法，胶带机在调试和运行的过程中，大大地减小了胶带机的空转时间。不仅节约了成本，而且大大地减小了事故的发生。

参考文献：

[1]：《胶带机输送打滑故障分析》作者：李品