带式输送机冲击特性分析与优化-中国矿业114网 
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带式输送机冲击特性分析与优化
2012-03-16
分析了胶带输送机产生冲击的两个原因,建立了冲击动力学微分方程式及振动力学模型,并从中找到了解决冲击的方法,为设计胶带输送机和合理安装保证正常运转提供了参考依据。
Series No. 351   金 属 矿 山 总 第 351期 2005年 第 9期   Sep tember  2005 METAL M INE 分 机 电 与 自 动 化 分 带 式 输 送 机 冲 击 特 性 分 析 与 优 化 1 徐 瑞 银黄 和 平陈 云 民 2 2 ( 11山 东 科 技 大 学 ; 21山 东 阳 光 矿 业 集 团 公 司 ) 摘 要 分 析 了 胶 带 输 送 机 产 生 冲 击 的 两 个 原 因 ,建 立 了 冲 击 动 力 学 微 分 方 程 式 及 振 动 力 学 模 型 ,并 从 中 找 到 了 解 决 冲 击 的 方 法 ,为 设 计 胶 带 输 送 机 和 合 理 安 装 保 证 正 常 运 转 提 供 了 参 考 依 据 。 关 键 词 胶 带 输 送 机 冲 击 特 性 力 学 模 型 Analysis and O ptim iza tion of Im pact Property of Belt Conveyor 1 2 2 Xu Ruiyin W ang Heping Chen Yunm in ( 1. ShanDong University of Science and Technology; 2. Shandong Yangguang M ining Group Co. ) AbstractThe two causes of impact caused by the belt conveyor are analyzed. The differential equation of impact dy2 nam ics and the vibration mechanics model are established, from which the methods to solve the impact are found out. It provides a reference to the design and reasonable mounting of the belt conveyor, so as to ensurea normal operation of the conveyor. KeywordsBelt conveyor, Impact property, Mechanics model   带 式 输 送 机 是 现 代 散 状 物 料 连 续 运 输 的 主 要 设 表 1常 见 胶 带 抗 冲 击 性 能 尼 龙 胶 带 维 尼 纶 胶 带 钢 丝 绳 芯 胶 带 单 层 胶 带 备 。 随 着 工 业 和 技 术 的 发 展 ,采 用 大 运 量 、长 距 离 、 WWW.KY 冲 1 击 单 位 能 量 度 抗 拉 kJ 1 宽 4 单 位 度 抗 拉 强 / (kN分 cm 8 10 . 宽 C 单 位 N 宽 单 位 宽 度 抗 拉 覆 盖 胶 厚 度 覆 盖 胶 厚 度 覆 盖 胶 厚 度 覆 盖 胶 厚 度 - 1 )/mm 高 带 速 的 大 型 带 式 输 送 机 进 行 散 状 物 料 输 送 已 成 为 带 式 输 送 机 的 发 展 主 流 。 冲 击 是 影 响 胶 带 输 送 机 高 速 运 转 的 问 题 之 一 。 所 以 ,分 析 和 解 决 冲 击 问 题 是 保 证 胶 带 机 高 速 正 常 运 转 的 前 提 条 件 。 输 送 带 的 冲 击 主 要 来 自 于 2个 方 面 :受 料 处 的 冲 击 和 运 行 中 的 冲 击 。 度 抗 拉 度 / 强 度 度 强 强 度 - 1 /mm - 1 /mm - 1 /mm / (kN分 cm ) ) / (kN分 cm 1 ) / (kN分 cm 1 2 4 10 6 +6 8 +6 8 +6 6 +3 8 +3 6 +3 8 +3 8 +3 5 6 6 6 +3 6 +3 6 +3 10 1. 5 12. 5 10 8 +3 1. 5 15 8 +6 12. 5 15 8 +6 8 +3 15 以 下 不 能 使 用 以 下 不 能 使 用 8 8 +3 1 受 料 处 的 冲 击 特 性 分 析 1. 2  受 料 处 的 力 学 模 型 分 析 在 给 输 送 机 加 料 时 ,由 于 物 料 和 胶 带 之 间 存 在 胶 带 机 受 料 处 的 力 学 模 型 如 图 1所 示 ,当 一 物 料 m0 从 一 定 高 度 落 下 后 ,落 在 两 托 辊 之 间 的 某 一 位 置 上 ,产 生 一 定 的 位 移 x1 。其 模 型 方 程 式 可 表 示 如 下 : 落 差 ,胶 带 、托 辊 易 受 到 冲 击 力 的 作 用 ,大 块 物 料 甚 至 会 在 此 处 引 起 比 自 重 大 得 多 的 冲 击 载 荷 。 这 种 冲 击 载 荷 会 引 起 输 送 机 受 料 处 的 输 送 带 、托 辊 、机 架 的 振 动 ,影 响 胶 带 和 托 辊 的 寿 命 ,严 重 时 还 会 引 起 胶 带 的 撕 裂 、击 穿 。 这 种 冲 击 载 荷 也 是 产 生 胶 带 机 振 动 的 原 因 之 一 。 所 以 ,分 析 受 料 处 的 冲 击 载 荷 具 有 重 要 的 理 论 意 义 和 实 践 意 义 。 1. 1  不 同 胶 带 的 抗 冲 击 性 能 参 数 不 同 的 胶 带 具 有 不 同 的 抗 冲 击 性 能 ,了 解 这 些 参 数 对 胶 带 机 整 体 设 计 和 合 理 选 择 胶 带 具 有 重 要 的 意 义 。 表 1列 出 了 常 用 的 几 种 胶 带 的 抗 冲 击 性 能 。 图 1受 料 处 力 学 模 型 徐 瑞 银 (1967 - ) ,男 ,山 东 科 技 大 学 泰 安 校 区 机 械 工 程 系 ,讲 师 71021 山 东 省 泰 安 市 。 , 2 分 51分 总 第 351期 金 属 矿 山 2005年 第 9期 m 0 x 1 + F + k + k 1 sinα 1 + F - F sinα - F sinα 2 sinα 2 = 0, = 0, = 0, (1) (2) (3) m 0 x¨ 1 = - k 0 ( xÛ 1 - xÛ 2 ) - c 0 ( xÛ 1 - xÛ 2 ) , (4) m m 1 x 2 1 x 2 1 1 2 x 3 2 x 3 2 2 式 中 , m 0 1 2 、m 、m 分 别 为 物 料 和 两 托 辊 组 的 质 量 ; α 1 、α 2 为 物 料 两 侧 胶 带 与 水 平 的 夹 角 ; x1 、x2 、x3 为 物 料 及 左 右 托 辊 的 位 移 ; F 、F 为 物 料 两 侧 的 胶 带 张 力 。 1 2 图 2物 料 运 行 力 学 模 型 通 过 分 析 可 知 ,在 进 行 胶 带 机 受 载 处 动 力 设 计 时 ,一 般 要 考 虑 如 下 方 面 : 移 项 后 得 到 : x¨ m 0 1 + c 0 xÛ 1 + k 0 x 1 0 2 0 2 = k x + c xÛ, (5) ( ( 1)吊 挂 弹 簧 托 辊 组 有 较 好 的 抗 冲 击 特 性 ; 2)物 料 冲 击 到 托 辊 间 的 胶 带 上 时 ,其 冲 击 力 1 2 x 2 = Δ h分 sinω t, (6) 1 、x 2 0 式 中 , x 分 别 表 示 物 块 和 小 轮 的 位 移 ; k 为 胶 带 的 刚 度 系 数 ; c 为 物 料 的 阻 尼 系 数 ; ω 为 运 行 角 频 π υ ; m 为 物 料 和 胶 带 的 长 度 质 量 , m 远 小 于 冲 击 到 托 辊 支 撑 处 ,但 它 会 引 起 胶 带 的 较 大 位 移 ; 0 2 ( 3)托 辊 组 间 带 连 接 弹 簧 的 托 辊 组 要 优 于 吊 挂 率 ,ω = = 0 0 l 弹 簧 托 辊 组 ; q 0 + q ; q0 、q为 分 别 表 示 胶 带 和 物 料 的 长 度 质 量 。 ( 4)三 级 缓 冲 如 果 只 是 从 降 低 最 大 冲 击 力 来 l 讲 ,意 义 不 是 太 大 ; ( 5)胶 带 所 受 的 动 载 荷 ,随 着 相 互 冲 击 物 体 质 量 的 减 小 而 减 小 ,在 物 块 质 量 给 定 的 情 况 下 ,只 要 减 轻 冲 击 作 用 的 托 辊 组 的 质 量 ,就 可 使 动 载 荷 减 小 。 借 助 缓 冲 装 置 使 托 辊 组 与 输 送 机 机 架 隔 离 ,亦 即 采 用 吊 挂 托 辊 组 ,是 减 轻 动 载 荷 的 一 种 有 效 方 法 ,将 悬 挂 托 辊 组 各 托 辊 之 胶 带 的 动 载 荷 ; 6)当 采 用 悬 挂 托 辊 组 时 ,借 增 多 托 辊 数 量 和 W 间 做 成 W 弹 性 连 接 W ,可 进 一 . 步 K 减 轻 Y114.CN 图 3物 料 运 行 力 学 简 化 模 型 ( 由 (5)和 (6)可 得 改 变 托 辊 几 何 形 状 以 减 少 托 辊 组 的 折 算 质 量 及 给 料 m 0 x¨ + c xÛ+ k x 1 0 1 0 1 角 度 ,同 样 能 减 轻 胶 带 的 动 载 荷 ; 1 = 1 2 k0Δ hsinω t + c0Δ hcosω t, (7) ( 7)给 缓 冲 托 辊 加 衬 ,是 减 轻 胶 带 动 载 荷 极 其 2 有 效 的 办 法 。 同 时 托 辊 衬 垫 的 弹 性 模 量 大 大 低 于 胶 (7)式 表 示 由 胶 带 悬 垂 度 引 起 的 物 料 振 动 微 分 方 带 的 弹 性 模 量 ,而 且 衬 垫 应 具 有 足 够 的 大 的 厚 度 ; 程 ,其 特 解 为 ( 8)在 不 显 著 增 加 托 辊 组 质 量 的 条 件 下 ,应 尽 x 1 = x1m sin (ω t - φ ) , (8) 量 增 大 托 辊 的 直 径 ;运 输 大 块 坚 硬 物 料 的 胶 带 应 具 有 更 厚 的 上 、下 覆 盖 胶 ; (8)代 入 (7)得 到 物 料 振 动 的 最 大 振 幅 : 将 2 0 2 k + ( c0ω ) =Δ h x 1m ( 9)装 料 点 托 辊 组 间 距 应 在 0. 4~ 0. 5 m 范 围 2 2 2 + ( c0ω ) 2 ( k0 - m0ω ) 内 选 取 。 给 料 漏 斗 的 安 装 位 置 应 保 证 物 块 落 到 两 组 2 =Δ h 1 + 4 (ξγ ) 2 2 (9) arctan 2 ; 托 辊 之 间 ,而 不 是 落 在 某 一 托 辊 上 。 2 2 2 (1 - γ ) + 4 (ξγ ) 2 物 料 运 行 时 冲 击 特 性 分 析 式 中 , φ 为 2 初 相 位 ,φ = 物 料 随 胶 带 运 行 时 ,由 于 胶 带 悬 垂 的 影 响 ,造 成 2 m 0 c 0 ω 2 arctan1 - γ 22ξγ = 物 料 运 行 中 的 起 伏 ,当 速 度 大 到 一 定 程 度 时 ,必 然 会 对 托 辊 产 生 冲 击 ,如 图 2所 示 。 设 一 物 块 , 运 行 2 k0 ( k0 - m0ω ) + ( c0ω ) + 4 (ξγ ) m 0 ω k 0 ; 速 度 v,托 辊 间 距 为 L,胶 带 最 大 悬 垂 度 Δ h,其 数 学 模 γ 为 频 率 比 ,γ =ω ;ω 为 固 有 角 频 率 ,ω = e e m0 e 型 如 图 3所 示 。由 牛 顿 运 动 定 律 可 得 到 其 运 动 微 分 c 0 c 0 ξ 为 阻 尼 比 ,ξ = 2 ω m e 0 = . k0 m0 方 程 为 2 分 52分   徐 瑞 银 等 :带 式 输 送 机 冲 击 特 性 分 析 与 优 化 2005年 第 9期 综 合 以 上 各 式 可 得 到 物 块 产 生 的 冲 击 力 为 (2) 降 低 胶 带 运 行 速 度 , 以 降 低 振 动 频 率 ω 的 F c = k 0 ( x 1 - x 2 ) + c 0 ( xÛ 2 1 - xÛ 2 ) = - m 2 sin (ω t - φ ) 1 2 0 x¨ 1 值 ; 2 ω Δ h 0 3 降 低 胶 带 的 刚 度 系 数 ( ) (4) 增 加 胶 带 的 阻 尼 比 ξ。 0 k ; m + 4 (ξγ ) 1 = 2 2 (1 - γ ) + 4 (ξγ ) 2 ( 10) 参 考 文 献   由 ( 10 ) 式 可 知 , 在 γ = 2 时 , 有 F c = 1 2 3 Harrison A1Further Results in the Analysis ofDynamic Characteristics of Belt Conveyors. Bulk Solids Handling, 2000 (4) : 18~ 20 毛 君 ,解 本 铭 ,孙 国 敏 带 式 输 送 机 动 态 设 计 理 论 与 应 用 . 沈 阳 : 辽 宁 科 学 技 术 出 版 社 , 1998 1 2 2 m 0 ω Δ h。 3 结 论 可 见 ,要 减 小 胶 带 运 行 中 的 冲 击 力 ,可 从 以 下 几 方 面 考 虑 : 李 光 布 1带 式 输 送 机 动 力 学 及 设 计 1北 京 :机 械 工 业 出 版 社 , 1998 ( 1) 减 小 物 块 的 质 量 m0 和 胶 带 的 垂 度 Δ h,这 可 (收 稿 日 期 2005207215) 以 通 过 增 加 胶 带 的 拉 紧 力 0 F 来 实 现 ; ( 上 接 第 37页 ) 试 验 结 果 表 明 ,采 用 新 药 制 度 可 大 大 降 低 精 矿 中 的 氧 化 镁 含 量 ,这 主 要 归 因 于 新 药 剂 制 度 高 效 脱 经 济 效 益 。 参 考 文 献 1 M ichot L J,Villieras F, FrancoisM, et al. Structuralmicroscopic hy2 drophilicity of talc Langmuir, 1994 (10) : 3 765~ 3 773 泥 起 泡 剂 的 使 用 。 在 试 验 过 程 中 发 现 ,采 用 M IBC 脱 泥 ,脱 泥 量 大 大 增 加 ,泡 沫 颜 色 变 浅 ,这 将 大 大 减 少 含 镁 脉 石 矿 物 在 精 矿 中 的 含 量 。 对 比 两 种 药 剂 制 度 试 验 结 果 ,除 了 镍 指 标 外 ,新 药 剂 制 度 条 件 下 铜 金 属 的 回 收 率 得 到 很 大 提 高 ,它 不 仅 提 高 了 选 厂 对 矿 2 3 孙 传 尧 , 印 万 忠 . 硅 酸 盐 矿 物 浮 选 原 理 北 京 : 科 学 出 版 社 , 2001 郭 梦 熊 ,王 续 良 . 药 剂 对 滑 石 浮 选 的 影 响 . 非 金 属 矿 . 1990 (2) : 20 ~ 54 4 梁 永 忠 ,薛 问 亚 . 滑 石 浮 选 泡 沫 稳 定 性 及 浮 选 行 为 研 究 . 非 金 属 WWW.KY114.CN 产 资 源 的 综 合 利 用 率 ,还 将 大 幅 度 地 提 高 选 厂 的 经 矿 , 1994 (4) : 21~ 23 5 Hicyilmaz C , Ulusoy U. YekelerM. Effects of the shape properties of talc and quartz particles on the wettability based separation pro2 cessesApplied Surface Science, 2004, 233 (6) : 204~ 212 Yehia A, Al~ WakeelM I. Talc Separation from Talc~ Carbonate Ore to be Suitable for Different Industrial ApplicationsM inerals Engi2 neering , 2000, 13 (1). 111~ 116 济 效 益 。 4 经 济 效 益 分 析 原 矿 镍 品 位 为 0. 6% ,回 收 率 按 提 高 8. 04%计 6 算 ,每 吨 原 矿 多 生 产 的 镍 金 属 量 为 0. 48 kg,则 处 理 每 吨 原 矿 新 增 产 值 为 25. 71元 ,每 年 处 理 原 矿 量 为 8 1 600 t,每 年 多 回 收 镍 金 属 量 39. 36 t。 按 每 吨 镍 7Senior GD, TraharW J, Guy P J. The selective flotation of pentland2 ite from a nickel oreInternational Journal of M ineral Processing , 精 矿 金 属 价 格 为 53 300元 计 ,每 年 新 增 产 值 209. 81 万 元 ,年 新 增 毛 利 润 为 23. 45 总 81 600 = 191. 40万 元 。 1 995, 1995, 43 (6) 209~ 223 8 Malysiak V, O’Connor C T, Ralston J. Pentlandite - feldspar interac2 tion and its effect on separation by flotation International Journal of M ineral Processing , 2002, 66 (9) : 89~ 106 5 结 论 (1) 原 矿 中 滑 石 和 蛇 纹 石 化 橄 榄 石 等 易 浮 脉 石 9吴 熙 群 ,李 成 必 ,罗 琳 1开 发 冬 瓜 山 铜 矿 资 源 选 矿 原 则 方 案 探 选 矿 部 分 ) , 2003 (5) : 1~ 讨 1有 色 金 属 ( 6 矿 物 与 铜 镍 金 属 矿 物 间 的 共 生 关 系 较 简 单 ,为 实 施 1 0Kusaka E, ( Kyoto Univ) , Amano N. et al. Effect of hydrolysed alu2 minum ( III) and chromium ( III) cations on the lipophilicity of talc In2 ternational Journal ofM ineral Processing, 1997, 50 (4) : 243~ 253 1Wang J , Somasundaran P, Nagaraj D R. Adsorption mechanism of guar gum at solid - liquid interfacesM inerals Engineering, 2005, 18 (1) : 77~ 81 脱 泥 创 造 了 条 件 。 ( 2) 磨 矿 细 度 对 脱 泥 有 较 大 的 影 响 ,采 用 选 择 性 磨 矿 有 利 于 脱 泥 。 3) 起 泡 剂 M IBC的 脱 泥 效 果 明 显 优 于 2 油 和 正 辛 醇 。 1 # ( ( 4) 原 矿 采 取 脱 泥 预 处 理 后 ,镍 浮 选 指 标 与 生 (收 稿 日 期 2005207208) 产 指 标 相 比 ,回 收 率 提 高 了 8. 04% ,产 生 了 显 著 的 分 53分
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