带式输送机输送能力校核与改进

罗南金

福建三钢闽光股份有限公司炼铁厂 福建三明365000

摘要：本文阐述了三钢炼铁厂原燃料运输系统在现有条件下，通过对带式输送机设备进行改造，使原燃料供料运输系统的输送能力提高，满足三钢炼铁厂高炉对各种原燃料连续大流量的供料要求。

关键字：带式输送机  输送能力  校核

1概述

炼铁高炉冶炼的原燃料（烧结矿、球团矿、生矿、焦炭等）主要通过带式输送机输送至高炉，高炉冶炼工艺特点之一是原燃料的长期、连续大流量运输，物料输送任何一个环节出现问题都会导致高炉冶炼过程产生波动甚至中断。

三钢炼铁厂高炉原使用外购球团矿，外购球团矿经落地料场后转运至每座高炉。随着公司自产球团矿的投入使用，根据公司生产能源管理控制中心生产物料平衡计划，炼铁高炉需提高自产球团矿物料的使用比例，要求炼铁厂带式输送机的输送量需要≥800t/h，且球团矿物料需通过原有带式输送机转运至高炉。而现有4#高炉、5#高炉的原燃料供料系统有9条带式输送机的设计输送量为400t/h，已不能满足炼铁高炉冶炼对各种原燃料的供料运输要求，必须对4#高炉原燃料供料系统的3条带式输送机（J103、J104、J105）和5#高炉原燃料供料系统的6条带式输送机（J501、J502、J503、J504、K504、K505）设备进行改造，使原燃料供料系统的运输能力提高，满足三钢炼铁厂高炉对各种原燃料连续、大流量的供料要求。

2原带式输送机状况

4#、5#高炉原燃料带式输送机系统以多机组成的运输系统来输送物料，输送带均为DTⅡ型固定式带式输送机，传动系统分别采用电动滚筒及电机配减速机两种传动模式。采用尼龙输送带，上托辊为槽型托辊，下托辊为平行托辊，拉紧装置采用尾部螺旋拉紧装置及垂直重锤拉紧两种方式。

3带式输送机改造方案

本次带式输送机改造旨在提高带式输送机的输送能力，考虑到改造的时间、改造成本及经济效益，尽量利用已有的设备，在原有设备的基础上进行改造。带式输送机的最大输送能力是由输送带上的物料的最大截面积、带速和设备倾斜系数决定的，可对现有的输送带的最大输送能力进行校验，通过只改变传动系统或带速等方式来达到提高输送量。

本文主要对输送系统中的J503带式输送机进行校核。

4 带式输送机的校核

J503带式输送机的相关参数：带宽1000mm，带速2.0m/s，输送距离81m，倾斜角度6.39°，提升高度8.4m，输送物料为球团矿、生矿、焦炭等。电机功率45KW，驱动装置组合号为95；输送带采用尼龙200型1000×6（4.5+1.5）；传动滚筒DTⅡ04A5124，尾部改向滚动DTⅡ04B4122，配重改向滚筒DTⅡ04B4122，中部改向滚筒DTⅡ04B3102；上托辊φ108×380mm，下托辊φ108×1150mm。下图为J503带式输送机示意图。

4.1 输送能力的校核

查《DTⅡ型固定式带式输送机设计选用手册》，带式输送机最大输送能力计算：Iv=Svk,   m3/s 或Im=Svkρ，  t/s

式中：Im -最大输送能力，t/s；

S-输送带上的物料的最大截面积，m2；

v-带速，m/s;

k-倾斜系数；

ρ-物料松散密度，kg/m3；

Im= 3.6Svkρ，t/h

   查《DTⅡ型固定式带式输送机设计选用手册》中表31，取S=0.08 m2，（物料按球团矿的安息角18°、物料松散密度2200kg/m3，堆积角取安息角的50%，按9°计）；查《DTⅡ型固定式带式输送机设计选用手册》中表32，取k=0.98，则J503带式输送机最大生产能力：

Iv=Svk=0.08×2.0×0.98=0.157 m3/s

Im= 3.6Svkρ=3.6×0.08×2.0×0.98×2200=1241 t/h＞800t/h

由计算结果可知，原J503带式输送机的输送能力满足改造要求，带宽、带速可不做改变。

4.2圆周驱动力及所需传动功率校核

    传动滚筒上的圆周驱动力Fu为所有阻力之和，J503带式输送机长度大于80米，计算：Fu=CfLg [qRO+qRU+(2qB+qG)cosβ]+ qGHg+FS1+FS2，N

式中：C-系数；

      f-模拟摩擦系数；

      L-输送带长度（头、尾滚筒中心距），m；

g-重力加速度，g=9.8m/s2;

qRO-承载分支托辊每米长旋转部分质量，kg/m;

qRO=,

G1-承载分支每组托辊旋转部分质量，kg;

a0-承载分支托辊间距，m;

qRU-回程分支托辊每米长旋转部分质量，kg/m;

qRU =,

G2-回程分支每组托辊旋转部分质量，kg;

au-回程分支托辊间距，m;

qB-每米长输送带的质量，kg/m;

qG -每米长输送物料的质量，kg/m;

H-输送带卸料段与装料段的高度差,m;

FS1-特种主要阻力，即托辊前倾摩擦阻力及导料槽摩擦阻力，N；

FS2-特种附加阻力，即清扫器、卸料器及翻转回程分支输送带的阻力，N；

4.2.1查《DTⅡ型固定式带式输送机设计选用手册》中表33，取系数C=1.92；

4.2.2查《DTⅡ型固定式带式输送机设计选用手册》中表34，取f=0.03；

4.2.3上托辊φ108×380mm，下托辊φ108×1150mm；

单个上托辊旋转部分质量qRO’=4.07kg，n=3；

qRO===12.21 kg/m

单个下托辊旋转部分质量qRU’=8.4kg，n=1；

qRU ===2.8 kg/m

4.2.4输送带NN-200、Z=6层，NN-200输送带的每层质量1.22kg/m2,上胶厚4.5mm，下胶厚1.5mm。上胶质量为5.1 kg/m2, 下胶质量为1.7 kg/m2。

qB=6×1.22+5.1+1.7=14.12 kg/m2；

4.2.5 每米长输送物料的质量

qG===111.11 kg/m；

4.2.6 托辊前倾阻力

Fε=Cεμ0L（qB+qG）gcosδsinε

Cε-槽型系数；

μ0-承载、回程托辊和输送带间的摩擦系数；0.3-0.4；

L-装有前倾托辊的设备长度；

δ-输送带倾斜角度；

ε-托辊轴线相对于垂直输送带纵向轴线的前倾角；

查《DTⅡ型固定式带式输送机设计选用手册》中表36，取Cε=0.45，取μ0=0.4。托辊前倾阻力：

Fε=Cεμ0L（qB+qG）gcosδsinε

     =0.45×0.4×81×（14.12+111.11）×9.8×cos6.39°×sin2°

     =620.59N

4.2.7 导料槽阻力：

Fgl=

μ2-物料与导料槽间的摩擦系数；0.5-0.7；

b1-导料槽内部宽度；

L0-导料槽的设备长度；

Fgl===1499.61N

4.2.8 清扫器阻力

Fr=APμ3=1×0.01×3×10×104×0.6=1800N

4.2.9圆周驱动力

Fu=CfLg [qRO+qRU+(2qB+qG)cosβ]+ qGHg+FS1+FS2

      =1.92×0.03×81×9.8×[12.21+2.8+(2×14.12+111.11) ×1]

+111.11×8.4×9.8 +（620.59+1499.61）+1800

=20124.56N

4.2.10 传动功率

PA= Fu·v=20124.56×2=40249.12W=40.3KW

驱动电机轴功率

PM===47.41KW

由计算结果可知，原J503带式输送机电机功率为45KW，无法满足改造要求需更换。选配电机功率55KW，查《DTⅡ型固定式带式输送机设计选用手册》中续（10）Y-DBY/Y-DCY驱动装置组合表，选配组合号为96。

4.3.输送带张力校核

4.3.1 限制输送带下垂度的最小张力

承载分支  Fmin≥  取（h/a）max=0.01,a0=1.0m,au=3.0m

Fmin≥=15340.68N

回程分支  Fmin≥==5189.1N

4.3.2 输送带工作时不打滑需保持得最小张力

F2min≥Fumax

按公式（28）求启动时传动滚筒上最大圆周力

Fumax=FuKA  KA取1.5

Fumax=20124.56×1.5=30186.84N

查《DTⅡ型固定式带式输送机设计选用手册》中表37，取μ=0.3，φ=200，eμφ=2.85

F2min≥30186.84× =16317.21N

由F2min=16317.21N计算输送带各点张力，得F8点张力为

F8=F2-qBHg+Fr+fLg(qRU+qB）

=16317.21-14.12×8.4×9.8+1800+0.03×81×9.8×（2.8+14.12）

=17357.78N＞15340.68N

取F2=16317.21N，则F1max=F2+Fu=16317.2+20124.56=36441.76N

4.3.3 输送带层数的计算

   Z== =2.19

根据《DTⅡ型固定式带式输送机设计选用手册》中表18，最小许用层数5层，则原输送带采用尼龙200型1000×6满足要求，可不做更换。

4.4 托辊载荷校核

4.4.1 静载计算

承载分支P0=ea0(+qB)g

e-托辊载荷系数；

a0-承载分支托辊间距，m;

V-带速，m/s；

qB-每米长输送带质量，kg/m；

Im-输送能力，kg/s；

P0=ea0(+qB)g=0.8×1×（+14.12）×9.8=1464.67N

查《DTⅡ型固定式带式输送机设计选用手册》中表7.5辊子承载能力表，得上托辊φ108×380mm，轴承4G205，承载能力2550N。

回程分支Pu=eauqBg

au-承载分支托辊间距，m;

Pu=eauqBg=0.8×3×14.12×9.8=332.10N

查《DTⅡ型固定式带式输送机设计选用手册》中表7.5辊子承载能力表，得下托辊φ108×1150mm、轴承4G205、承载能力1230N。

4.4.2 动载计算

    承载分支P0’=P0fsfdfa

fs-运行系数；

fd-冲击系数；

fa-工况系数；

查《DTⅡ型固定式带式输送机设计选用手册》中7.6中托辊的选用计算，取fs=1.2，fd=1.0，fa=1.0

P0’=P0fsfdfa=1464.67×1.2×1.0×1.0=1757.61N＜2550N

回程分支Pu’=Pufsfa=332.1×1.2×1.0=398.52＜1230N

由以上计算结果可知，原J503带式输送机输送带的挡、托辊满足使用要求，可不做更换。

4.5 滚筒校核

最小传动滚筒直径D=cd，mm

d-芯层厚度，mm

c-系数，尼龙=90

传动滚筒直径D=6×90=540mm

原使用传动滚筒DTⅡ04A5124，直径D=630mm满足使用要求。

查《DTⅡ型固定式带式输送机设计选用手册》中表24、表25，原传动滚筒及改向滚筒满足使用要求，可不做更换。

4.6 拉紧装置重锤质量校核

G’＝2.1×［×＋（qB＋qRU）fLh’－qBH’］

G’-重锤质量；

Lh’-配重轮与传动滚筒的中心距；

H’-输送带Lh’对应的提升高度；

G’＝2.1×［×＋（qB＋qRU）fLh’－qBH’］

  ＝2.1×［×＋（14.12＋2.8）×0.03×4.5－14.12×0.6］

＝2318.04kg

由计算结果可知，原J503带式输送机拉紧装置重锤质量1500kg，无法满足使用要求，需拉紧装置重锤进行改造。

4.7校核结论

根据以上校核结果，原J503带式输送机只需对驱动装置、拉紧装置重锤进行改造，其它分部设备可利旧使用。

原4#高炉、5#高炉原燃料带式输送机系统的其它带式输送机使用的输送带、支架及托辊等均与J503带式输送机一致，按上述方式进行校验后，其它带式输送机也只需对驱动装置、拉紧装置重锤进行改造，其它分部设备可利旧使用。

5 改造效果

4#高炉原燃料供料系统的3条带式输送机（J103、J104、J105）和5#高炉原燃料供料系统的6条带式输送机（J501、J502、J503、J504、K504、K505），结合4#高炉和5#高炉的季度计划检修进行了改造，改造没有影响高炉正常冶炼；改造后输送能力明显提高，供料能力810t/h、设备作业率约75%左右，综合经济效益十分可观。

6结束语

本次三钢炼铁厂4#高炉、5#高炉原燃料带式输送机系统，在未改变供料工艺流程，通过对原有带式输送机部分设施进行改造，使原燃料运输系统的运输能力明显提高，为高炉改善经济技术指标创造了良好的原料供应条件，经济效益显著，也为炼铁厂原燃料运输系统改造提供了宝贵的经验。

参考文献

[1]机械工业部北京起重运输机械研究所编.DTⅡ型固定式带式输送机设计选用手册 冶金工业出版社，1994.

[2]任文斗.张兴辉等编.运输机械设计选用手册 化学工业出版社，1999.