混凝土搅拌站中带式输送机电动滚筒的功率计算

  混凝土搅拌站中带式输送机电动滚筒的功率计算摘要：本文在电动滚筒的选型过程中，通过对电动滚筒功率的几种常用计算方式得出功率结果的比较分析，推荐功率的简易计算方式，并采用等效功率计算方式计算间断运行带式输送机电动滚筒的功率。关键词：间断运行;电动滚筒;功率计算Abstract:electricrollertypeselectionprocess,throughelectricpowerseveralcommoncalculationmethodscomparativeanalysisresultssimplecalculationmethodrecommended,equivalentpowercalculationmethodruntimebeltconveyorrollerelectricpower.Keywords:runtime;Electricdrum;Powercalculation中图分类号：TU37文献标识码：A文章编号：电动滚筒作为一种新型驱动装置，与一般减速机构相比，具有结构紧密相连、传动效率高、耗能少、噪声低、常规使用的寿命长、运行平稳、工作可靠、密封性好、占据空间小、安装维护方便等优点，已大范围的应用于采矿、冶金、煤炭、化工等各个生产领域。电动滚筒功率是选择电动滚筒的主要参数之一。如何正确、合理、迅速地计算和选取，是保证输送机械正常工作的关键，也是电动滚筒行业和连续输送机械行业工程技术人员一直关心的问题。对间断运行皮带机电动滚筒，其功率该如何计算和选取，才能使之既经济又合理呢？本文结合笔者的设计实例，通过对电动滚筒功率的几种常用计算方式得出的结果进行比较分析，推荐一种简易、可行的功率计算方式；并对间断运行皮带机电动滚筒采用等效功率计算法选用电动滚筒，供各位参考。电动滚筒功率的计算我们设计开发的混凝土搅拌站，用皮带输送机来完成骨料的输送。骨料计量好后，由平皮带输送至斜皮带机上，通过斜皮带机输送至骨料待料仓。根据混凝土搅拌站周期性工作的特点，皮带机属于间断运行设备。下面以混凝土搅拌站中斜皮带机电动滚筒的功率设计计算为例，说明如何结合实际使用情况，合理选用电动滚筒。斜皮带机基本结构如图1所示。图1斜皮带机简图1.改向滚筒2.上托辊下托辊4.输送皮带5.电动滚筒原始参数及物料特性：输送量Q=700t/h;带宽B=800mm；输送机长度L=45m；倾角β=18；带速v=1.6m/s；输送物料；沙子、碎石；粒度80mm；堆积密度1600kg/m；物料动堆积角α=20;槽形托辊倾角θ=35。电动滚筒驱动功率计算电动滚筒轴功率的确定电动滚筒功率的计算方式有多种,采用不一样的计算方式计算所得结果不完全一样。下面采用几种计算方式对斜皮带机电动滚筒功率进行计算。用德国DIN22101标准及丹麦JOKI公司计算方式计算。（KW）（1）P:电动滚筒轴功率，KW；C：输送带、轴承等处阻力系数，查表得C=2.3[1]；f:托辊阻力系数，一般取0.025～0.03，取f=0.027；L：输送机的电动滚筒与尾部改向滚筒中心距的水平投影，m；Gm：输送带、托辊、、改向滚筒等旋转零件的重量，Kg/m，查表得Gm=40Kg/m[1];Q：输送量，t/h；H：输送物料提升高度，m，向上输送为“+”，向下输送为“-”，本文为“+”。该计算方式是在基本公式的基础上，引进一个实验值C作为修正系数，来表示输送长度。有必要注意一下的是，该公式中的L并不是输送机的实际长度，而是输送机的电动滚筒与尾部改向滚筒中心距的水平投影，即“斜皮带机简图”中得L0。目前，天津减速机股份有限公司、泰星减速机股份有限公司等电动滚筒生产厂商均推荐采用该公式计算电动滚筒的功率，供设计开发者选型时参考。现将斜皮带机相应参数C=2.3，f=0.027，L=45cos18=42.8m，Gm=40Kg/m，v=1.6m/s，Q=700t/h，H=45sin18=13.9m代入式（1）得：用ISO5048计算方式计算ISO5048计算方式表达式为（KW）对于长距离带式输送机(机长大于80米)，附加阻力明显小于主要阻力,可引入系数C来考虑阻力,它取决于输送机的长度,可按公式(4)进行计算.式中C：系数,按图(引自ISO5048)或查表；f：模拟摩擦系数，根据工作条件及制造水平选取；L：输送机长度(头、尾滚筒中心距)，m；g：重力加速度，g=9.81m/s；：承载分支托辊每米长旋转部分质量，Kg/m；：回程分支托辊每米长旋转部分质量，Kg/m；：每米长输送带的质量，Kg/m；：每米长输送物料的质量，Kg/m；FH：主要阻力，N；FN：附加阻力，N；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；：倾斜阻力，N,Fst=Hg;H：输送物料提升高度，m，β：输送倾角；根据斜皮带机相应参数、本身结构及相关参考资料[2]查表、计算得:C=2.4;f=0.022;L=45m;g=9.81m/s；=10.18Kg/m;=2.8Kg/m;162.9N;1560N;将以上参数代入式(4)得:+121.5313.99.81+162.9+1560=21834.76用简易计算方式计算(B300)L：输送机长度(头、尾滚筒中心距)，m；B：输送带宽度，mm；H：输送物料提升高度，m，向上输送为“+”，向下输送为“-”，本文为“+”。简易计算方式是在丹麦JOKI公司计算方式的基础上，对系数f、C、进行简化得来的。这样，只要知道输送机长度、带宽、带速、输送量及物料垂直提升高度（或输送倾角），就可以算出其功率。与其它公式相比，避免了许多人的因素的干扰，因而比较客观。将斜皮带机相应参数B=800mm，L=45m，H=45sin18=13.9m,v=1.6m/s,Q=700t/h代入式（5）得：关于电动滚筒轴功率计算方式，除了上述几种方法外，还有日本JISB8805标准及美国古德意公司计算方式、古德里奇公司计算方式、赫泽尔计算方式、我国的TD75计算方式等。各种计算方式，各有优点和局限性，限于篇幅有限，不在一一列举。电动滚筒轴功率的确定通过以上计算可知，对相同参数的斜皮带机，用丹麦JOKI公司计算方式计算所得轴功率为33.25KW，通过国内外一些连续输送机械实际应用情况，可知其对大型和微型输送机的功率计算结果偏小；用ISO计算计算公式计算所得轴功率为34.94KW，由于本皮带机长度为45米，小于80米，综合修正系数C值在一些范围内，取值因人而异，计算结果也各不相同；用简易计算方式计算所得轴功率为34.96KW。由于简易计算公式的参数都是客观数据，省却了许多查参数的麻烦，能有效地避免人的因素的影响。由以上计算结果可知，用简易计算方式计算结果与前两种计算方式所得结果差别不大，作为功率估算和设备选型，建议我们大家优先采用建议计算方式。现以简易计算方式所得结果P=34.96KW计算电机功率。电机功率计算式中，P0:电机功率,KW; P:轴功率,KW,P=34.94KW; :总机械效率, =0.89; 在混凝土搅拌站中,斜皮带机使用工况属于间断工作状态,且其负载属变动负载连续周期工作的情况。若按连续输送机械工况,根据该电机功率计算值来选取电动滚筒，至少要选电机额定功率为45KW的电动滚筒。这样势必造成能源的浪费，也就是通常所说的“大马拉小车”的情况，既不经济又不合理。对间断运行皮带机电动滚筒，可通过等效功率值来选取电动滚筒，再按短暂过载能力校核。 间断运行电动滚筒功率的确定 等效功率的计算 以斜皮带机一个周期为例，从上料到满负荷上班时间为15s，满负荷上班时间持续6s后，开始卸料，经过15s后进入空载状态，24s后又进入下一个周期，其功率曲线功率曲线图 根据等效功率法 式中，：等效功率，KW； P1、P2、P3、P4：分段功率，KW； t1、t2、t3、t4：各分段负载维持的时间，s； 又根据三角形等效功率公式： Pjrms：三角形曲线等效功率，KW； 所以， =20.3KW,本应选取功率为22KW的电动滚筒，由于我们选用的是包胶滚筒，根据电动滚筒功率选用修正原则：“筒体包胶的电动滚筒，电机功率应提高一档[1]，初选电动滚筒功率30KW，带速1.6m/s，再根据其它参数确定滚筒直径为630mm。 短暂过载能力校核 根据混凝土搅拌站的周期性工作特点，斜皮带机启动频繁，有时还带载启动，因此应对所选用的电动滚筒进行短暂过载能力校核。 式中，M：负载转矩，N.m； ：电动滚筒圆周牵引力，N； D：电动滚筒直径，D=0.63m； 式中，：电动滚筒额定转矩，N.m；P：电动滚筒选定功率，P=30KW； 查Y系列30KW电动机转矩过载倍数，。 故电动滚筒过载能力足够，因此选用电动滚筒是可行的。结论 经多方反馈信息证实，根据以上设计思路和计算方式所选用的斜皮带机电动滚筒经多个用户多年使用，一直运行良好，紧急制动、带载启动等各种工况下均能满足使用上的要求，全部符合混凝土搅拌站的生产需求。由此可见，对间断运行皮带机电动滚筒，用等效功率计算方式来确定功率是完全合理的，在实际运用中是可行的。 参考资料 [1].刘建勋主编.电动滚筒设计与选用手册.化学工业出版社.2002 [2].运输机械设计选用手册.编辑委员会 化学工业出版社.1999[3].成大先主编.机械设计手册.第五卷.第三版. 化学工业出版社.1994 注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。