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怎样降低带式输送机的能耗

托辊直径/间距

皮带压陷阻力是托辊直径的反函数。也就是说,托辊直径越大,压陷阻力越低。输送机输送能力越高,压陷力与需求的功率关系越大。缩小托辊间距可降低压陷力,但同时会产生较高的托辊阻力(更多托辊)。最合理的托辊间距将根据具体的应用情况来确定。

皮带

皮带的选择,对于地面带式输送机的功率需求具有重要的影响。同时,皮带也是整个输送机系统中价格最贵的部分。输送机能耗是皮带重量和皮带表面特性的函数,而皮带重量又是皮带额定张力和表面厚度的函数。

大多数地面带式输送机使用的是钢绳芯皮带。

额定张力

直到几年前皮带额定张力还一直作为皮带极限强度(由静张力测试确定)的一部分。比如,在选择帆布皮带时,按计算的最大操作张力取10倍的安全系数,而选钢绳芯皮带时,安全车系数选6.7,。可是,实际应用当中,尽管钢绳芯接合处的静力强度比皮带本身的强度要大许多,皮带通常在拼接处失效。在最近的25年里,随着对橡胶性能了解的深入,以及广泛的研究和测试,使人们对输送机皮带的破坏机理有了更清楚的认识。事实是,由于粘结钢绳芯的橡胶产生疲劳,从而导致皮带在结合处的疲劳强度或动力强度是一个重要的考虑因素。

托辊

托辊的选择将直接决定托辊的滚动阻力(抵制输送机运动的力)。而皮带的压陷阻力则由托辊的直径、垂直载荷、以及皮带回转面的橡胶特性综合决定。对于具有相对低输送能力的长皮带,托辊的滚动阻力是一个重要的因素。而对于高输送能力的输送机,压陷阻力是主要因素。

轴承的选择

惯例上,美国的托辊制造商使用滚柱轴承,而来自欧洲,南非和澳大利亚的托辊制造商则倾向于使用滚球轴承。如果不考虑关于额定负荷、耐污性能等方面的异议,滚球轴承具有低滚动阻力已是不争的事实。这也长距离地面运输中大都采用滚球轴承的原因。

下表显示了在5千米长、1000吨/小时输送能力的地面带式运煤机上,分别采用滚柱轴承和滚球轴承的结果的比较。表1中的滚球轴承的数据是来自许多不同的制造商的平均数据,而滚柱轴承的数据来自一个制造商。

从制造商给出的数据看,很显然,吸收功率有5%的差别。但是,在初始空载起步功率消耗上,存在四倍的差异。滚球轴承初始阻力几乎比运行时高出五倍,如图2所示。

500小时的扭矩测试

SDX型托辊,6×15(直径×长度)

图2:带滚柱轴承的托辊的滚动阻力

之前表中的例子与现实中的一个20年前投产、采用的滚柱轴承的输送机类似。当时,如果不短路其过载保护,它的900-kW(6*150kW)驱动功率就不能运转空载的输送机。但是,在运行几个小时后,吸收功率降到“正常”值,该输送机就投入使用了。

另一个需要考虑的因素是,轴承阻力是轴承尺寸的函数。虽然大尺寸轴承将可能减小轴承失效的几率,但同时也会导致更高的能耗。

  地面带式输送机广泛用于大量块状材料的运输。相对于使用更普遍的卡车而言,输送机对环境的影响较小。因此,对输送机能耗进行最优化设计不仅能够节约开支,还有利于环境保护。

在输送机诸多保护环境的优势中,较低的碳足迹是其中最重要的方面。当然,碳排放量会随着输送机所用动力系统的不同而变化。但是有一点毋庸置疑,那就是对输送机能耗最优化设计,必定能够降低碳排放量。 

地面带式输送机,并非越大越好。输送机系统应采用现有的设计工具,并结合对设计输送能力、托辊、及输送带等装置的优化选择进行设计,以减少能耗。

 

输送能力及尺寸

长度

(m

皮带带宽

(mm)

速度

(m/s

输送能力

(吨/小时)

轴承类型

绝对功率

(kw)

初始空载

起步功率

(kw

5000

900

4.7

1000tph

Ball

494

245

5000

900

4.7

1000tph

Roller

519

1015

 

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