帶式輸送機(jī)設(shè)備選型及參數(shù)計(jì)算手冊(cè)---帶式輸送機(jī)設(shè)備選型及參數(shù)計(jì)算手冊(cè)前言帶式輸送機(jī)作為一種高效、連續(xù)、大運(yùn)量的物料輸送設(shè)備，已廣泛應(yīng)用于礦山、冶金、電力、化工、建材、港口、糧食等國(guó)民經(jīng)濟(jì)各個(gè)領(lǐng)域。其選型的合理性與參數(shù)計(jì)算的準(zhǔn)確性，直接關(guān)系到輸送系統(tǒng)的運(yùn)行效率、可靠性、經(jīng)濟(jì)性乃至生產(chǎn)安全。本手冊(cè)基于當(dāng)前行業(yè)通用標(biāo)準(zhǔn)與實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，系統(tǒng)闡述帶式輸送機(jī)的選型流程、主要部件選擇要點(diǎn)及關(guān)鍵參數(shù)計(jì)算方法，希望能為相關(guān)工程技術(shù)人員提供有益的參考與指導(dǎo)。本手冊(cè)注重理論與實(shí)踐相結(jié)合，強(qiáng)調(diào)選型過程中的工程思考與判斷，避免過于繁瑣的理論推導(dǎo)，而側(cè)重于實(shí)用計(jì)算方法與選型原則的闡述。一、引言1.1帶式輸送機(jī)的定義與分類帶式輸送機(jī)是一種以無端輸送帶作為牽引和承載構(gòu)件，通過輸送帶的連續(xù)運(yùn)動(dòng)來輸送散狀物料或成件物品的輸送設(shè)備。其基本結(jié)構(gòu)通常由輸送帶、驅(qū)動(dòng)裝置、滾筒、托輥、張緊裝置、機(jī)架以及各種輔助裝置（如清掃器、卸料器、導(dǎo)料槽等）組成。根據(jù)其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、用途及工作環(huán)境的不同，帶式輸送機(jī)可分為多種類型，如：*通用帶式輸送機(jī)：應(yīng)用最為廣泛，適用于常溫、無特殊腐蝕性、磨損性不強(qiáng)的物料。*輕型帶式輸送機(jī)：結(jié)構(gòu)輕巧，適用于輸送量較小、距離較短的場(chǎng)合。*大傾角帶式輸送機(jī)：如花紋帶式、波狀擋邊帶式、壓帶式等，可實(shí)現(xiàn)較大傾角（通常大于18°）的物料輸送。*鋼繩芯帶式輸送機(jī)：輸送帶采用鋼繩芯結(jié)構(gòu)，具有高強(qiáng)度、高彈性模量，適用于長(zhǎng)距離、大運(yùn)量、高張力的輸送系統(tǒng)。*管狀帶式輸送機(jī)：輸送帶形成管狀，可實(shí)現(xiàn)封閉輸送，防止物料散落和環(huán)境污染，可適應(yīng)一定曲率半徑的轉(zhuǎn)彎輸送。*特殊環(huán)境用帶式輸送機(jī)：如耐高溫、耐寒、防水、防爆、耐腐蝕等類型。本手冊(cè)將主要圍繞應(yīng)用最為廣泛的通用帶式輸送機(jī)展開，其基本原則與方法對(duì)其他類型帶式輸送機(jī)亦有參考價(jià)值。1.2選型的基本原則與重要性帶式輸送機(jī)的選型是一項(xiàng)系統(tǒng)性工程，需綜合考慮多方面因素，其基本原則包括：1.滿足工藝要求：首要考慮輸送物料的種類、特性（粒度、濕度、溫度、腐蝕性、磨損性、粘性等）、輸送量、輸送距離、提升高度、輸送速度等核心工藝參數(shù)。2.安全可靠：確保設(shè)備在規(guī)定工況下能夠長(zhǎng)期、穩(wěn)定、安全運(yùn)行，各部件強(qiáng)度、剛度滿足要求，制動(dòng)、逆止等安全保護(hù)裝置齊全可靠。3.經(jīng)濟(jì)合理：在滿足性能要求的前提下，力求設(shè)備投資省、運(yùn)行成本低（能耗、維護(hù)費(fèi)用等）、使用壽命長(zhǎng)。4.技術(shù)先進(jìn)：在條件允許時(shí)，可考慮采用技術(shù)成熟、性能優(yōu)良的新型結(jié)構(gòu)、新型材料和先進(jìn)控制技術(shù)，以提高設(shè)備的自動(dòng)化水平和運(yùn)行效率。5.操作維護(hù)方便：設(shè)備結(jié)構(gòu)應(yīng)便于安裝、調(diào)試、操作和日常維護(hù)檢修，備品備件易于獲取。6.適應(yīng)環(huán)境條件：充分考慮現(xiàn)場(chǎng)的空間布置、地形地貌、氣候條件（溫度、濕度、粉塵、風(fēng)雪等）對(duì)設(shè)備選型的影響。合理的選型是保證帶式輸送機(jī)系統(tǒng)高效、經(jīng)濟(jì)、安全運(yùn)行的前提。不當(dāng)?shù)倪x型可能導(dǎo)致設(shè)備能力不足、運(yùn)行故障頻發(fā)、能耗過高、維護(hù)困難，甚至引發(fā)安全事故，造成不必要的經(jīng)濟(jì)損失。二、選型前期準(zhǔn)備與需求分析在進(jìn)行具體的設(shè)備選型之前，詳盡的前期準(zhǔn)備和準(zhǔn)確的需求分析是至關(guān)重要的環(huán)節(jié)，這直接決定了選型工作的方向和質(zhì)量。2.1原始數(shù)據(jù)收集與確認(rèn)需仔細(xì)收集并核實(shí)以下原始數(shù)據(jù)：*物料特性：*物料名稱及種類。*平均粒度及粒度組成，最大塊度尺寸。*堆積密度（容重）。*含水率（對(duì)粘性、流動(dòng)性有影響）。*物料溫度（常溫、高溫或低溫）。*物料的腐蝕性、磨損性、粘性、吸濕性、易脆性、毒性、易燃易爆性等特殊性質(zhì)。*安息角（靜態(tài)安息角、動(dòng)態(tài)安息角）。*輸送工藝參數(shù)：*設(shè)計(jì)輸送量（通常指小時(shí)輸送量，需明確是正常工況還是最大工況）。*輸送距離（水平投影距離、傾斜段長(zhǎng)度，需明確是機(jī)長(zhǎng)還是軸距）。*提升高度（總提升高度或各段提升高度，上升為正，下降為負(fù)）。*輸送機(jī)布置形式（水平、傾斜、凸弧、凹弧、直線、折線等，需提供初步的布置簡(jiǎn)圖或縱斷面圖）。*工作制度（連續(xù)運(yùn)行、間斷運(yùn)行，每日工作小時(shí)數(shù)，年工作天數(shù)）。*運(yùn)行速度（推薦速度或?qū)λ俣鹊奶厥庖螅?現(xiàn)場(chǎng)條件與環(huán)境要求：*安裝場(chǎng)地的空間限制（長(zhǎng)、寬、高）。*電源條件（電壓等級(jí)、頻率）。*環(huán)境溫度、濕度、粉塵濃度、是否有腐蝕性氣體或液體、海拔高度等。*對(duì)環(huán)保的要求（如防塵、降噪、防止物料散落等）。*對(duì)防爆、防火的特殊要求（如有）。*其他特殊要求：如是否需要移動(dòng)、是否需要多點(diǎn)加料或多點(diǎn)卸料、是否需要與其他設(shè)備聯(lián)動(dòng)控制等。2.2輸送系統(tǒng)方案初步構(gòu)想在充分掌握原始數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，應(yīng)對(duì)輸送系統(tǒng)的整體方案進(jìn)行初步構(gòu)想。這包括：*輸送機(jī)的大致布置路徑和走向。*是否需要設(shè)置中間驅(qū)動(dòng)站或采用多機(jī)驅(qū)動(dòng)。*卸料方式（頭部卸料、中部卸料、端部卸料等）。*給料點(diǎn)和卸料點(diǎn)的位置及數(shù)量。*輔助裝置（如拉緊裝置、清掃裝置、導(dǎo)料裝置、制動(dòng)裝置、逆止裝置、料流檢測(cè)、跑偏檢測(cè)等）的初步配置設(shè)想。三、主要部件選型帶式輸送機(jī)由多個(gè)關(guān)鍵部件組成，各部件的選型直接影響整機(jī)性能。3.1輸送帶選型輸送帶是帶式輸送機(jī)的核心承載和牽引構(gòu)件，其選型至關(guān)重要。*輸送帶材質(zhì)與類型：*普通棉帆布芯輸送帶（CC）：成本較低，適用于輸送量小、距離短、物料溫度不高、磨損性不大的場(chǎng)合。*尼龍帆布芯輸送帶（NN）：具有較高的強(qiáng)度和彈性，耐疲勞性能好，適用于中長(zhǎng)距離、中等輸送量的場(chǎng)合。*聚酯帆布芯輸送帶（EP）：強(qiáng)度高，模量高，尺寸穩(wěn)定性好，耐沖擊，抗撕裂性能優(yōu)良，是目前應(yīng)用廣泛的一種輸送帶。*鋼絲繩芯輸送帶（ST）：具有極高的強(qiáng)度和抗沖擊性能，能承受巨大的張力，適用于長(zhǎng)距離、大運(yùn)量、高速度的大型帶式輸送機(jī)。*特種輸送帶：如耐油、耐酸堿、耐高溫、耐寒、阻燃、防靜電、花紋輸送帶（用于大傾角）、波狀擋邊輸送帶等，根據(jù)物料特性和環(huán)境條件選用。*輸送帶寬度（B）：根據(jù)輸送物料的最大塊度、輸送量以及帶速等因素綜合確定。對(duì)于散狀物料，帶寬應(yīng)大于物料最大塊度的三倍（對(duì)于大塊物料）或根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算，并需考慮導(dǎo)料槽的安裝空間。*輸送帶厚度與層數(shù)（或鋼絲繩直徑與根數(shù)）：*對(duì)于織物芯輸送帶，其強(qiáng)度由帆布層數(shù)和每層帆布的扯斷強(qiáng)度決定。需根據(jù)輸送帶運(yùn)行時(shí)所承受的最大張力，并考慮一定的安全系數(shù)來確定所需的總扯斷強(qiáng)度，進(jìn)而選擇合適的帆布層數(shù)和類型。*對(duì)于鋼絲繩芯輸送帶，其強(qiáng)度由鋼絲繩的直徑、根數(shù)及單根鋼絲繩的破斷拉力決定。同樣需根據(jù)最大張力和安全系數(shù)確定總破斷拉力，選擇合適的規(guī)格。*覆蓋膠：包括上覆蓋膠和下覆蓋膠。其厚度和性能（如耐磨性、彈性、耐腐蝕性）應(yīng)根據(jù)物料的磨損性、沖擊性以及輸送帶與托輥、滾筒的摩擦條件來選擇。一般上覆蓋膠厚度大于下覆蓋膠。3.2驅(qū)動(dòng)裝置選型驅(qū)動(dòng)裝置是帶式輸送機(jī)的動(dòng)力來源，通常由電動(dòng)機(jī)、減速器、聯(lián)軸器（偶合器）及逆止器（需要時(shí)）等組成。*電動(dòng)機(jī)：*類型：常用三相異步電動(dòng)機(jī)。根據(jù)電源條件選擇（如電壓等級(jí)）。對(duì)于需要調(diào)速的場(chǎng)合，可選用變頻調(diào)速電機(jī)或其他調(diào)速電機(jī)。在有防爆要求的場(chǎng)合，應(yīng)選用防爆電機(jī)。*功率：根據(jù)后續(xù)計(jì)算的傳動(dòng)滾筒所需軸功率，并考慮傳動(dòng)效率、備用系數(shù)等因素確定。*減速器：*類型：常用的有圓柱齒輪減速器、圓錐圓柱齒輪減速器、行星齒輪減速器、硬齒面減速器等。需根據(jù)電機(jī)輸出轉(zhuǎn)速、所需傳動(dòng)滾筒轉(zhuǎn)速、安裝空間以及傳遞功率等選擇合適的減速比和結(jié)構(gòu)形式。*安裝形式：有臥式、立式等，根據(jù)整體布置要求選擇。*聯(lián)軸器/偶合器：連接電機(jī)與減速器、減速器與傳動(dòng)滾筒。應(yīng)考慮其傳遞扭矩、補(bǔ)償安裝誤差、緩沖減震以及是否需要過載保護(hù)等功能。液力偶合器能有效改善電機(jī)啟動(dòng)性能，保護(hù)電機(jī)和設(shè)備。*逆止器與制動(dòng)器：對(duì)于傾斜向上輸送的輸送機(jī)，為防止停機(jī)時(shí)輸送帶在物料重力作用下逆轉(zhuǎn)，需在驅(qū)動(dòng)裝置處設(shè)置逆止器。對(duì)于長(zhǎng)距離、大運(yùn)量或大傾角輸送機(jī)，為實(shí)現(xiàn)可靠制動(dòng)，需設(shè)置工作制動(dòng)器（如盤式制動(dòng)器、塊式制動(dòng)器）。3.3滾筒選型滾筒是帶式輸送機(jī)的重要部件，分為驅(qū)動(dòng)滾筒、改向滾筒、張緊滾筒等。*驅(qū)動(dòng)滾筒：傳遞動(dòng)力，其表面形式有光面、包膠（平膠面、菱形花紋、人字形花紋等）。包膠滾筒能有效增加與輸送帶之間的摩擦力，防止打滑。驅(qū)動(dòng)滾筒的直徑應(yīng)根據(jù)輸送帶的類型和芯層材料（特別是鋼絲繩芯輸送帶，對(duì)最小滾筒直徑有嚴(yán)格要求，以避免輸送帶過度彎曲疲勞）、傳遞功率等因素確定。*改向滾筒：用于改變輸送帶的運(yùn)行方向，其直徑通常比驅(qū)動(dòng)滾筒小，同樣需滿足輸送帶對(duì)最小彎曲半徑的要求。其數(shù)量和布置根據(jù)輸送機(jī)的整體結(jié)構(gòu)確定。*滾筒材質(zhì)與軸徑：滾筒筒體一般采用焊接結(jié)構(gòu)，材質(zhì)多為碳鋼。軸的材質(zhì)和直徑需根據(jù)所承受的扭矩和彎矩進(jìn)行強(qiáng)度校核。軸承座的選型也需匹配滾筒的負(fù)載。3.4托輥選型托輥用于支撐輸送帶及其上的物料，減少輸送帶運(yùn)行阻力，并保證輸送帶平穩(wěn)運(yùn)行。*托輥類型：*槽形托輥組：用于承載分支，由三個(gè)托輥組成，使輸送帶形成槽形，以提高輸送量和防止物料散落。槽角常用的有20°、30°、35°等。*平行托輥組：用于空載分支、輸送機(jī)的過渡段、改向處或輸送成件物品。*調(diào)心托輥組：用于防止輸送帶跑偏，有槽形調(diào)心托輥和平行調(diào)心托輥。*緩沖托輥組：安裝在加料點(diǎn)下方，用于吸收物料下落時(shí)的沖擊，保護(hù)輸送帶。其表面通常覆蓋彈性材料（如橡膠圈、聚氨酯等）。*托輥直徑與長(zhǎng)度：根據(jù)輸送帶寬度、物料特性、運(yùn)行速度等選擇。直徑越大，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量越小，運(yùn)行阻力也越小，對(duì)輸送帶的磨損也越小。*托輥間距：承載分支托輥間距應(yīng)根據(jù)輸送帶的剛度、物料重量等因素確定，以避免輸送帶過度下垂?？蛰d分支托輥間距可適當(dāng)加大。加料點(diǎn)處的托輥間距應(yīng)更小，以增強(qiáng)緩沖效果。*托輥軸承與密封：應(yīng)選用密封性能好、轉(zhuǎn)動(dòng)靈活、壽命長(zhǎng)的軸承和軸承座，以適應(yīng)不同的工作環(huán)境。3.5張緊裝置選型張緊裝置的作用是給輸送帶施加一定的張緊力，保證輸送帶與驅(qū)動(dòng)滾筒之間產(chǎn)生足夠的摩擦力以傳遞動(dòng)力，并補(bǔ)償輸送帶的彈性變形和塑性伸長(zhǎng)。*張緊裝置類型：*螺旋式張緊裝置：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，張緊行程小，適用于短距離、小功率的輸送機(jī)。*重錘式張緊裝置：張緊力恒定，可靠性高，張緊行程較大，適用于中等長(zhǎng)度和功率的輸送機(jī)。但需要一定的安裝空間和高度。*絞車式張緊裝置（電動(dòng)或手動(dòng)）：張緊力可調(diào)，張緊行程大，適用于長(zhǎng)距離、大功率的輸送機(jī)，特別是鋼絲繩芯輸送帶輸送機(jī)?？蓪?shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。*張緊力的確定：張緊裝置提供的張緊力應(yīng)能保證輸送帶在驅(qū)動(dòng)滾筒上不打滑，并使輸送帶在托輥間的垂度不超過允許值。具體數(shù)值需通過計(jì)算確定。四、參數(shù)計(jì)算參數(shù)計(jì)算是帶式輸送機(jī)設(shè)計(jì)選型的核心環(huán)節(jié)，為部件選型提供定量依據(jù)。4.1輸送量計(jì)算輸送量是帶式輸送機(jī)的基本參數(shù)之一。對(duì)于槽形輸送帶，輸送量可按下式近似計(jì)算：Q=3.6*qv*γ式中：Q—輸送量，t/h；qv—物料的體積流量，m3/s；qv=v*Sv—輸送帶運(yùn)行速度，m/s；S—輸送帶的橫截面積，m2（與帶寬、槽角、物料堆積角有關(guān)，可查相關(guān)圖表或通過幾何關(guān)系計(jì)算）；γ—物料的堆積密度，t/m3。在已知所需輸送量Q、物料堆積密度γ、輸送帶速度v的情況下，可以反算所需的輸送帶橫截面積S，進(jìn)而結(jié)合物料堆積角確定合適的帶寬B和槽角。4.2輸送帶運(yùn)行阻力與所需功率計(jì)算帶式輸送機(jī)的運(yùn)行阻力包括多種，主要有：*主要阻力（Fh）：輸送帶和物料在托輥上運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的滾動(dòng)摩擦阻力，以及輸送帶在托輥間的彎曲阻力。其計(jì)算較為復(fù)雜，通常采用逐點(diǎn)計(jì)算法或根據(jù)相關(guān)規(guī)范中的經(jīng)驗(yàn)公式（如ISO標(biāo)準(zhǔn)或國(guó)內(nèi)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)推薦的公式）進(jìn)行計(jì)算，考慮輸送帶自重、物料重量、托輥摩擦系數(shù)、輸送機(jī)長(zhǎng)度、傾斜角度等因素。*附加阻力（Fa）：包括物料在導(dǎo)料槽內(nèi)的摩擦阻力、清掃器的摩擦阻力等。*特殊阻力（Fs）：如輸送帶繞過滾筒時(shí)的彎曲阻力、逆風(fēng)或順風(fēng)時(shí)的風(fēng)阻力等。*提升阻力（Fst）：克服物料重力垂直提升所做的功，F(xiàn)st=Q*H/3.6，其中H為提升高度（m），上升為正，下降為負(fù)?？傋枇total=Fh+Fa+Fs+Fst(需注意各阻力的方向)驅(qū)動(dòng)滾筒所需的軸功率（P0）為：P0=Ftotal*v/1000(kW)電動(dòng)機(jī)所需功率（Pd）需考慮傳動(dòng)效率（η）和備用系數(shù)（K）：Pd=K*P0/η其中，傳動(dòng)效率η考慮了減速器、聯(lián)軸器、滾筒軸承等的功率損失。備用系數(shù)K根據(jù)輸送機(jī)的重要程度、工作條件、啟動(dòng)頻繁程度等因素選取。4.3輸送帶張力計(jì)算與校核輸送帶張力計(jì)算是確保輸送機(jī)安全穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵，目的是：1.確定驅(qū)動(dòng)滾筒所需的圓周力。2.驗(yàn)算輸送帶在各點(diǎn)的張力是否滿足不打滑條件（歐拉公式）。3.確定輸送帶的最小張力，以保證輸送帶在托輥間的垂度不超過允許值。4.為輸送帶的強(qiáng)度選型提供依據(jù)（計(jì)算最大張力，確保安全系數(shù)滿足要求）。通常采用“逐點(diǎn)張力計(jì)算法”，從輸送帶張力最小點(diǎn)（一般為張緊裝置處或尾部改向滾筒處）開始，沿輸送帶運(yùn)行方向，逐點(diǎn)計(jì)算各滾筒前后的張力，直至驅(qū)動(dòng)滾筒。在驅(qū)動(dòng)滾筒上，為保證不打滑，需滿足：F