带式输送机阻力随带速变化规律性的实验研究

试验?研究

文章编号:100320794(2001)0320016203

带式输送机阻力随带速变化规律性的实验研究

宋伟刚1,赵　琛2

(11东北大学,辽宁沈阳110006;21鞍钢原燃料总厂,辽宁鞍山114023)

摘要:在对影响带式输送机主要运行阻力的因素分析的基础上,采用带式输送机运行阻力

实验台对托辊运行阻力系数进行了实验研究,根据实验结果给出了运行阻力随带速线性变化的函数关系和系数,此结果可用于带式输送机设计和动态分析。

关键词:带式输送机;速度;运行阻力系数中图号:T D528+11文献标识码:A

1　引言

带式输送机的运行阻力计算是带式输送机设计的重要内容。影响输送机系统阻力的因素十分复杂,目前对阻力系数的研究一般很少采用理论分析的方法进行,而是通过实验室或现场实测进行研究。本文将在对影响带式输送机主要阻力因素的基础上,在托辊运行阻力试验台上对主要阻力随带速变化规律性的实验研究。所得结果可用于带式输送机的静态和动态设计。

2　影响带式输送机主要阻力因素的分析

在ISO5048、DIN22101、CEMA 、T D75及DX 计算标准方法中都有输送机阻力的计算内容。在DIN22101中,将输送机的运行阻力分为:输送机线

路上的主要阻力;各输送机部件上的附加阻力;输送载荷的提升阻力;由各特殊装置产生的特种阻力。

主要阻力产生在输送机线路上,对于长距离输送机,输送机运行阻力的绝大部分来自于主要阻力。主要阻力的计算是由在整个运输距离上运动质量作用于垂直于输送线方向的重力的分量与一个总的综

合(模拟)阻力系数乘积得到的。在ISO5048和DIN22101计算方法中,主要阻力

F h =fL g n [q ro +q ru +(2q b +q g )cos β]

(1)

式中f ———模拟摩擦系数;

q ro ———上托辊旋转部分单位长度质量,kg/m;q ru ———下托辊旋转部分单位长度质量,kg/m;q b ———输送带单位长度质量,kg/m ;q g ———物料单位长度质量,kg/m ;

β———输送机平均倾角,(°

);L ———输送机长度(头尾滚筒中心距),m 。

式(1)中的模拟摩擦系数实际上是一个等效的摩擦系数。它包括托辊旋转产生的摩擦阻力,输送带的压陷损耗、弯曲损耗,物料的碰击损耗和托辊安装

误差所产生的阻力等因素。

输送机上主要阻力的影响因素的分布情况,如图1所示。输送机运行的主要阻力与下列因素有关:(1)托辊的直径、旋转部分质量、安装质量、槽型、槽角,润滑情况和托辊间距;(2)输送带的上下复盖胶厚度、橡胶硬度和张力;(3)带速、环境和温度等

。

图1　输送带上主要阻力的分布

Fig.1　The distribution of the belt resistance

11输送带的张力损耗　21物料碰击阻力　31压陷阻力　41托辊运

动阻力　51输送带反复弯曲阻力　61输送带　71安装误差造成的

阻力

在图1的阻力中,目前采用大直径托辊和特殊

的轴承使托辊旋转产生的摩擦阻力已得到了尽量的降低,由于对输送带挠度条件的严格要求(2%～1%)也使物料的内摩擦和输送带的弯曲阻力降低,而对重载的输送机,相对而言输送带的压陷阻力所占的比重较大,最大的高达输送机总阻力系数的70%[6]。

东北大学也曾对输送机的运行阻力系数进行过研究,并建造了一个输送机托辊综合阻力试验台[7],但未作过阻力系数随带速变化的实验研究。3　运行阻力系数与带速间规律性的实验311　运行阻力系数试验台

输送机运行阻力系数的实验研究在托辊运行阻力试验台上进行,该试验台的结构如图2所示,其结构与普通带式输送机相似,不同的是:中间上托辊机架部分采用活动架8,此活动架由钢丝绳2悬吊;在输送带上部设加载架4,由多组托辊与输送带接触以模拟载荷,加载架上部设拉力传感器5,加载架的重力与所有拉力传感器读数的总和的差即为在活动

?

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架上的总载荷,调节正反螺丝6上下移动加载架可改变加载架的接触,从而改变作用到活动架的载荷。这样可通过改变拉力传感器的读数来调整加载量。在活动架的前部设压力传感器9,当输送机运行时,由于运行阻力的作用,活动架向前移动,压力传感器与前部的固定挡板接触,压力传感器输出压力信号,此压力即为活动架段输送机的运行阻力。

试验台采用直流他激电机拖动,直流电机的电源由发电机组供给,调速是采用改变直流电机电枢电压来实现的

。

图2　运行阻力系数测试试验台传动原理图

Fig.2　The transmission principle diagram of the

resistance coefficient test bench

11主动滚筒　21钢丝绳　31加载托辊　41加载架　51拉力传感器61正反螺丝　71被测托辊　81活动架　91压力传感器　101输送带

压力传感器采用的是应变式传感器,在其上贴有应变片,用半桥方式接到电阻应变仪上,应变仪的输出信号用磁带记录仪记录,磁带记录仪记录的信号通过A/D 转换用计算机采集数值信号。为减小系统误差,采用直接标定法,即在同样的条件下,通过加标准砝码得出相应的数值。

312　实验方法

实验的目的是测出不同带速、载荷的运行阻力系数。因而,在实验中需测试的量有:带速、拉力表的读数和压力传感器的压力。

带速v 是通过测定输送带某点经过一定长度L v

所需的时间t 而得到,即

　　　v =

L v

t

(2)

拉力传感器的读数和ΣS i 为加载架作用在支架上的重力,加载架总重力G z 与其差值为加到输送机上的载荷,即

　G =G z -ΣS i

(3)

压力传感器的压力通过计算机采集的数值与标定的数值比较可得出压力传感器的测定压力值W i ,此值即为被测段的运行阻力,将测出的一组运行阻力平均,即得平均运行阻力W ,从而运行阻力系数

　f =W

L (q +q 0+q ′

)g n (4)

式中

L ———活动架长度,L =1414m ;

q ———载荷单位长度质量;

q ′———被测托辊组旋转部分单位长度质量,

q ′=12108kg/m ;

q 0———

输送带单位长度质量,q 0=111115kg/m 。　　实测时,进行了6种带速,即1、115、2、215、3、

315m/s ,由于本试验台不易调整要求的速度,实际速度并不是上述数值,但与其接近。载荷测试了3种情况,测试结果见表1。

表1　实测的阻力系数

T ab.1　The resistance coefficient of actual measurement 载荷q =0载荷q =2318kg 载荷q =5014kg 带速

阻力系数

带速

阻力系数

带速

阻力系数

1107301020701970102520196010261115010223113501026011501027021062

010239118901027320102792140102632149010282215401028331301028230102873010287315

010284

3147

010294

315

010296

313　实验结果分析

本实验用加载架模拟载荷进行输送机运行阻力

系数的测定,此阻力系数包括了托辊旋转阻力、输送带弯曲阻力、托辊安装误差等产生的阻力,基本上得到了输送机的运行阻力系数,从实测结果看:阻力系数随带速的增加而增大,随载荷而增大。运行阻力系数在低带速的情形与以往的测试结果相近,在高速情况(以前在此试验台上未作过)的测试结果较大,造成这一结果的原因是在高速时加载架的振动较剧烈,增大了运行阻力。将实测阻力系数和带速关系曲线按直线处理可得出阻力系数和带速间的函数关系

　　f =f 0(C v +C v ′v )(5)

式中

f ———运行阻力系数;f 0———

系数,f 0=0103;C v ———与输送带速度无关的系数,见表2;C v ′—

——与输送带速度有关的系数,见表2。表2　系数C v 、C v

′T ab.2　Coefficient C v ,C v

′载荷q =0

载荷q =2318kg

载荷q =5014kg

C v

C v

′C v

C v

′C v

C v

′01576501106017856010560182590104593

4　结语

在现有文献的基础上,对影响带式输送机主要

运行阻力的因素进行了分析,为带式输送机运行阻

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新型安全阀的仿真研究3

闫世敏,李洪人,王应新

(哈尔滨工业大学,黑龙江哈尔滨150001)

摘要:应用键图理论建立了一种新型安全阀的键图模型,在20-Sim 键图软件上进行了仿

真,仿真结果表明,选择合适的参数,可以提高该安全阀对压力冲击的抑制作用。

关键词:安全阀;键图模型;20-Sim 软件

中图号:TH137

文献标识码:A

1　前言

在某一复杂长管路系统中,由于管路末端截止

阀突然关闭,导致在管路系统内产生了非常危险的压力冲击[1]。在管路适当位置加装安全阀来泄掉部分流体,是抑制压力冲击、保护管路中的敏感元件的一种方案。本文将建立一种新型安全阀的键图模型和包含该安全阀的管路系统的键图模型,通过利用荷兰T wente 大学研制的20-Sim 软件进行仿真研究,确定该阀对压力冲击的抑制作用以及该阀主要参数对其抑制作用的影响。2　安全阀的工作原理

新设计的安全阀是一种导控型安全阀,其结构

3国家自然科学基金资助项目(No 159675008)

原理图如图1所示。安全阀的先导阀部分由先导阀芯、先导阀阀套和先导阀弹簧组成。安全阀的主阀部分由主阀芯、主阀芯弹簧和主阀阀套组成。这里把图1中由先导阀芯、先导阀阀套上的4个小孔、主阀芯和主阀阀套围成的空间称为安全阀的控制腔。其工作原理为:

(1)当直接作用于先导阀左端面A p1上的安全阀入口压力p 1小于等于安全阀的调定压力时,控制腔压力与阀前压力基本相等,先导阀、主阀均未打开,管路中无流量泄掉。

(2)当p 1大于安全阀的调定压力时,先导阀打开,控制腔内的油液通过导阀的开口流入回油腔,控制腔内的压力迅速降低,主阀迅速打开。管路的部分油液通过主阀节流口流入回油路,从而使管路的压力迅速降低。

力的进一步研究提供了基础,采用带式输送机运行阻力试验台对托辊运行阻力系数进行了实验研究,根据实验结果给出了运行阻力随带速线性变化的函数关系和系数,此结果可用于带式输送机设计和动态分析。

参　考　文　献

[1]C 1Spaans ,The Calculation of the Main Resistance of Belt C onveyors[J ]1Bulk

S olids Handling ,Vol.11,No 14,November 1991,P809～826.

[2]张静波1石人沟铁矿带式输送机阻力和功率的现场实测[J ]1起

重运输机械,1988.

[3]F K K onneker 1带式输送机功率实测及计算系数分析[J ]1起重运

输机械,1986,(9).

[4]ZF Oszter W K Behrends D Vincent 1大运量带式输送机的阻力研

究[J ]1起重运输机械,1982,No.5,Vol.32,No.12,1980.

[5]H Oehmen 1带式输送机的设计与运转[J ]1起重运输机械,1982.[6]皮带托辊实验台测试原理及使用说明[R]1淮南煤矿机械厂、东

北工学院,1980,11.

[7]宋伟刚1大型带式输送机动态过程的研究[D]1东北大学博士学

位论文,1996.

[8]宋伟刚1散状物料带式输送机设计[M]1沈阳:东北大学出版社,

2000,1.

作者简介:宋伟刚,1963年生,副教授,1980年毕业于阜新矿业学院,1988年毕业于东北大学工程机械专业获硕士学位,1996年获博士学位,主要从事物流技术、机电一体化和机器人技术的研究,发表论文及著作50余篇。

收稿日期:2000212205

R esearch on the rule of conveying belt resistance

coefficient varied with the velocity

SONG Wei 2gang 1,ZHAO Chen 2

(11Northeast University ,Shenyang 110006,China ;21Origin Fuels T otal Plant of Anshan steel ,Anshan 114023,China )

Abstract :The paper has undertaken an experimental investigation on the resistance coefficient of belt conveyor ,base on the influence factors analysis of the main resistance of the belt conveyor ,using belt conveyor resistance test bench and provided the function relations and coefficients of the resistance that varied linearly with the belt velocity according to the experimental results.The conclusion can be adopted for a belt conveyor design and dynamic analysis.

K ey words :belt conveyor ,velocity ,resistance coefficients

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/sjlq.html