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如何进行皮带输送机的张力值计算

随着现代皮带输送机的多功能设计,采用长运距、大运量的机械设备的应用也越来越广泛。由于运输的距离越长其所要求的皮带强度也就越高。但是高带强的皮带不但价格昂贵,并且质量也不太稳定,因此,皮带输送厂家在设计当中降低皮带的最大张力值,使得皮带的选型立足国内。


目前普遍采用的降低皮带最大张力的方法是助力驱动,其方法有2种,一种是线摩擦式驱动,另一种是转载式多点驱动。2种助力驱动均能显著地降低皮带的最大工作张力。采用转载式多点驱动,将带来一系列设计计算上的困难。其包括如何确定中间驱动点的数量和位置及如何计算皮带的张力等。现结合本人的设计实践,探讨采用转载式多点驱动时皮带张力的计算及驱动点数和位置的确定。



    中间驱动点的设置设置几个中间驱动点,中间驱动点如何布置,需考虑诸多因素,包括皮带选型范围,电机、减速器及液力偶合器或其它驱动部件的选型,驱动点设置限制条件,皮带输送机的总体布置等。对于不同工况的皮带输送机,将有不同的限制条件,因此很难提出一个适用于任意工况皮带输送机的通用的确定中间驱动点的方法。在此仅提出从皮带选型角度考虑的确定中间驱动点位置及数量的方法。


  中间驱动点的功率范围从皮带使用的实际情况看,我国钢绳芯皮带带强在0 N/mm以下时,其质量稳定,可与进口皮带媲美。另外,钢绳芯皮带的价格也随着带强的增加而增加,因此控制皮带的选型在带强为0 N/mm及其以下范围,在技术经济两方面均较有利。若控制皮带带强为0 N/mm,取皮带安全系数k=8 ,则皮带(单位宽度)的最大张力应为394 N/mm。因皮带最大张力出现在驱动滚筒的趋入点,驱动单位的驱动圆周力为皮带在驱动滚筒上趋入点张力与奔离点张力之差,由驱动单元的驱动功率计算公式:及尤拉公式:可得:式中N―――驱动总功率, kW v―――皮带运行速度, m/s P―――驱动圆周力, N《起重运输机械》2000 (9)―――皮带趋入点张力, N―――皮带奔离点张力, Nμ―――皮带与滚筒之间摩擦系数α―――皮带在滚筒上的围包角当驱动单元为单滚筒驱动时,一般取围包角为=2.7 (取μ=0.3)。钢芯皮带使用带宽可得出此条件下功率范围为782~1095 kW 若采用双滚筒驱动时,皮带在滚筒上的围包角可达=3.9,在此条件下,每个驱动点的功率范围为923~1640 kW.因此考虑驱动点个数时,可大致按照上述功率范围确定。

1、中间驱动点确定方法在按照上述功率范围确定了中间驱动点的数量之后,根据皮带输送机设计原理,有如下确定驱动点位置的方法。


(1)等圆周力法该方法是将总驱动圆周力按驱动单元的数量平均分配,每个驱动单元提供相同的驱动功率,其特点是驱动单元设备选型单一,易于维修和配件准备。在驱动单元的驱动圆周力确定之后,皮带的张力则取决于驱动单元布置的位置输送带厂家。满足等圆周力条件下中间驱动点布置法有2种:定距离布置法:该方法是按照皮带输送机整机长将输送机按给定运距分为几段,每个驱动单元驱动相应长度的区段。当输送机布置简单如单一倾角时,可以等距离布置驱动单元。这种布置方法因驱动单元距离已知,各段运行及提升阻力易于计算,因此设计计算简单。其缺点是每个驱动段皮带的最大张力可能不同,皮带选型必须根据最大张力确定,未必能充分发挥皮带的潜能。另外,每个驱动单元实际围包角差别较大,必须在计算中校核围包角。


等张力布置法:该方法的思路是让各驱动单元滚筒的趋入点张力(即各驱动段最大张力)相同,使皮带的张力图中的几个峰值相等,可最大限度地发挥皮带的能力。计算时,因为不知道驱动点的位置,因此不能预先求得各段皮带运行及提升阻力,需补充相应的张力相等的方程。设n个中间驱动点,需要补充n个张力相等的方程,当驱动点较多时,计算比较麻烦。


(2)等围包角法当按等圆周力方法布置驱动单元时,皮带在传动滚筒上的围包角无法控制。验算这种布置方法的计算结果,则发现,有些输送机的某驱动单元的有效围包角仅有几十度,皮带包在滚筒上的大部分为备用弧,没有充分利用。不同于等圆周力法,等围包角法的思路是最大限度地利用皮带在滚筒上的围包角。当使用等围包角法时,各驱动单元的圆周力可能是不同的。等围包角法也有定距离布置及等张力布置2种布置方法。


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