板式输送机机理及优化设计_管荣根

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1、中国机械工程第13卷第21期2002年11月上半月文章编号:1004-132Ⅹ(2002)21-1812-04板式输送机机理及优化设计管荣根张剑峰高征兵顾玲陈静摘要:运用散体力学理论对以高层散体物料为工作对象的板式输送机进行了机理分析。指出设备的输送能力除驱动功率因素外,还受正常输送条件(包括物料极限高度、物料属性,以及与物料输送机底板材料间的摩擦力等)的制约;揭示了有关规律,并结合实例对板式输送机进行了优化设计。结果表明,在相同输送条件下,功耗降低1/4,运速降低,使设计方案更趋科学、合理。管荣根副教授关键词:板式输送机;高层物

2、料;输送机理;优化设计中图分类号:TH122文献标识码:A以散体物料为主要工作对象的板式输送机,同步运移其底板上一定高度的物料而完成输送作广泛应用于我国国民经济各行业。为增大运输能业的(又称正常输送)。要使物料能作正常输送,应[4]力,通常在输送机两侧加设一定高度的挡板,形成当具备两个条件:一是物料层高度h必须小于[1]输送槽。此时其运输能力正常输送的极限高度hj,二是沿高度内各物料2Q=3600[0.25BK1tan(0.4h)+Bh0j]vd0(1)层,层与层之间的内摩擦系数f0要大于物料与输式中,K1为输送机倾斜布置时降低系

3、数;B为输送机槽送机槽挡板的摩擦系数f1,且小于与机槽底板的宽,m;h0为档板高,m;j为考虑物料粒度后的装填系数;h摩擦系数f2,否则就不能作正常输送,而且在输为散体物料静堆积角,(°);v为牵引链链速,m/s;d0为物送过程中会出现“拉层”或塌陷现象,见图1。料堆积密度,t/m3。由式(1)可见,输送能力主要取决于机槽槽宽B和挡板高h0。迄今为止,对这类输送机的工程设计,都是根据生产需要的输送量和物料粒度,在相应系列中,各选取某一B、h0值所组成的机槽断面,作为实际输送物料的截面,并以此作为计算载荷,再选择链速后进行结构设计、

4、强度校核和驱动(a)h>hj,f0hj,f0>f1,功率的计算[1～3]。显然这种基于经验类比法所得物料发生“拉层”物料发生塌陷图1输送机不能正常输送的两种情况的设计方案和结果,与生产实际有较大的出入。事运用散体力学中的极限平衡理论分析图1a实上,正常运输(能随输送机底板一起作整体运的“拉层”现象。当h>hj时,一方面由于f0h0(导致物料外溢)和h<度的物料层;另一方面,由于沿高度内各物料层所h0

5、甚至h<

6、传统的参数选型设计。随底板走,而以上各层则近乎不动。h1值的大小与1输送机理分析物料的机械及物理性质、输送机机槽材料、结构和尺寸等诸多因素有关。板式输送机是依靠链条的牵引,以某一速度图1b中,因f0>f1,由整体外力平衡,将产收稿日期:2002—04—27生滑移面。滑移面之形状为两塌陷面ABCD和·1812·板式输送机机理及优化设计——管荣根张剑峰高征兵等AB′C′D,即与输送机槽的横断面、水平面各呈U、T角的空间倾斜面。其空间位置,可根据散体极限平衡原理求得。在图1b所示物料中,用两水平面截取高为dh(a)输送机槽及(b)单位长

7、度输的微单元体。为便于物料横断面送机纵断面分析计,只取该单元图3板式输送机力学模型体的一部分作为研究G=d0hjB图2输送机中散体微元对象,见图2。因e21、f1F2=f1fd0hj体受力分析在滑移面上投影代数式中,F1为输送机槽底板施予物料之力;G为输送机单位和为零,故不予考虑。设A为微面积,f为动侧压长度物料重力;F2为输送机两侧档板给予物料之阻力;F3为输送机两档板阻止物料向下阻力。系数,则有A2=AsinUA3=AcosU因存在物料的动侧压系数f,由图3a,距物料e2=e3=fd0dhf2=f3=ff0d0dh顶面高为h的

8、压强p=fd0h,则该处受力为dF3=ff1d0hdh因Af=(e2A2+f3A3)cosU-(e3A3+f2A2)sinU因而有hjAe=(e2A2+f3A3)sinU+(e3A3+f2A2)cosUF3=2f1fd0hdh=f1fd0h2∫j0