大型重型板式给料机链条拉力的分析及计算

来自：中国港口设备信息网 来源：转载 2009-9-22 10:26:30

板式给料机是物料破碎系统中的给料设备之一，分重型、中型和轻型，现在常用的是重型。重型板式给料机适于短距离输送运量和粒度较大的物料，也可作为缓冲料仓向初级破碎机给料，可以连续、均匀地向下道工序给料，能承受较大的料仓压力，它的特点是给料能力大、低速、大扭矩。

重型板式给料机的工作原理是通过电机带动主动链轮转动，从而带动链条运动，通过链板的载料，最终达到运送物料的目的。所以在重型板式给料机的设计中，首先要计算出链条的牵引力。一般重型板式给料机链条选型相对比较容易，但是大型重型板式给料机(长度大于20m)链条的选择对整机的工作性能和设备成本都有较大的影响，需要对链条所受的拉力进行比较详细的计算，通过分析和计算来调整和降低链条的拉力，以选择合适的链条。为此本文以移动式破碎站中的大型重型板式给料机为例，分析链条牵引力的组成，并计算不同的给料厚度对链条拉力的影响。

1、驱动轮圆周力Fu计算

驱动链轮传给链条的圆周力Fu与运动过程中的摩擦阻力Fc和坡度阻力Fp相平衡，即

Fu=Fc+Fp

(1)摩擦阻力Fc是各部分摩擦力的合成，主要包括主要摩擦阻力Fm、附加阻力Ff、物料与挡板的摩擦阻力Fb，即

Fc=Fm+Ff+Fb

主要阻力Fm是由上分支、下分支和链条来回牵引作业的摩擦所产生。

式中 f——摩擦系数(见表1) L——板式给料机头尾轮距，m L1——板式给料机装载物料长度，m

——上支撑滚子单位长度线载荷，kg／m

——下支撑滚子单位长度线载荷，kg／m qB——链条单位长度线质量，kg／m qG——输送物料单位长度线载荷，kg／m

δ——板式给料机的倾角 Q——给料能力，t／h v——链条运行速度，m／s

表1 摩擦系数表

承载滚子或滚轮 机器工作条件 滑动轴承 良好 一般 不好 恶劣 0.06~0.08 0.08~0.10 0.10~0.13 0.13~0.2 滚动轴承 0.02 0.03 0.05 0.1 (b)附加阻力Ff是由链节中的摩擦、链条和链轮间的摩擦、链轮中轴承的摩擦、链条与上下支撑间的摩擦组成，一般情况下

Ff≈(0．05～0．1)Fm

(c)物料与挡板间的摩擦阻力Fb由所输送的物料与挡板装置之间的摩擦产生。 Fb=γH2L1

式中 ——物料与挡板之间的摩擦系数，一般取0．5～0．7 γ——松散物料的密度，kg／m H——物料与挡板的接触高度，m

上式以下列假设为基础：输送物料的横截面积为矩形，物料运动的内摩擦忽略不计。

(2)坡度阻力Fp根据输送高度和输送物料在每段上的线载荷qG来计算。 Fp=qGL1sinδ

所以，链轮上的圆周力Fu可以表达为 Fu=Fm+Ff+Fb+Fp

重型板式给料机的工作情况见图1

2、链条拉力的计算

链条拉力Fk由圆周力Fu、链条自重、链条的初张力Fv和链条运行时由于多边效应产生的附加动拉力Fd组成。

Fk=Fu+qBLsinδ+FV+Fd

(1)初张力FV使链条保持适度的张紧，因此要适当选择初张力，以免链条脱开链轮时因松驰而引起故障。根据经验，重型板式给料机的最大垂度和分支支撑跨距的比值约为5／100，即h／a≈0．05，所以初张力可按下式求其近似值

承载分支

回程分支

式中 a0——承载分支支撑间距 aU——回程分支支撑间距

在计算链条拉力时，初张力FV要选择承载分支和回程分支中的较大值进行计算。 (2)链条附加动拉力Fd由运动质量和链条最大加速度产生。

式中 ω——链轮角速度

t——链条节距，m R——链轮节圆半径，m v——链条运行速度，m／s

为了降低链条的动拉力，应选择较小的链节距和小的链轮角速度，整个链条在各点上的张力变化曲线见图2。

3、料层厚度和驱动轮圆周力的关系

对于重型板式给料机而言，降低链条的拉力，对整机的设计成本及零部件的设计、选型、配套都至关重要，它直接关系到链条、电机、减速器以及液压系统等外配套件的选型，对整机的设计强度及刚度也有直接的影响。降低链条拉力的最直接、最有效的方法，就是控制重型板式给料机的给料厚度，下面举例说明料层厚度与驱动轮圆周力之间的关系。

设计1台2400×28000的重型板式给料机，已知：生产能力Q=4500t／h，物料密度γ=2．1t／m，安装倾角δ=25°。

3

a0=0．5m aU=0．8m t=0．317m R=0．514m

(1)给料厚度日=1．8m时

式中 B——给料宽度

则

Ff=0．075Fm=2543kg Fb=γH2L1=133358kg

Fp=qGLlsinδ=9060×28×sin25°=107210kg 则Fu=Fm+Ff+Fb+Fp=277020kg

qBLsinδ=20886kg

承载分支

回程分支

取和两者的较大值。

则Fk=277020+20886+12263+4028=314197kg

主轴轴功率

(2)运量不变，给料厚度H=1．6m时

则Fm=31384kg，Ff=2354kg，Fb=105370kg，Fp=95435kg

则Fu=234543kg，qBLsinδ=20886kg，，Fd=4679kg，Fk=271244kg主

轴轴功率

(3)运量不变，给料厚度H=1．4m时

则Fm=28839kg，Ff=2163kg，Fb=80674kg，Fp=83567kg 则Fu=195243kg，qBLsinδ=20886kg，

，Fd=5574kg，Fk=231703kg

主轴轴功率4、结论

由以上的计算可知，当料层厚度由1．8m降为1．6m时，即料层厚度下降11％时，链条的速度提高14％，圆周驱动力下降15％，链条拉力下降13．5％，功率下降5％。当料层厚度由1．8rn降为1．4m时，即料层厚度下降22％，链条的速度提高28％，圆周驱动力下降30％，链条拉力下降26％。功率下降10％。可见在运量不变的前提下，随着重型板式给料机给料厚度的下降，链条速度提高，电机的功率下降不多，而链条上的驱动圆周力和链条拉力却下降较大。所以在设计时，控制并选择合适的给料厚度对链条选型和寿命有较大的影响。