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摘要：结合双向运输带式输送机在实际工艺设计中的应用，根据理论分析和实践经验，提出并阐述了双向输送机的一些布置特点及注意事项。
关键词：翻带装置；双向运输；拉紧装置；下托辊
目前，带式输送机作为物料的一种连续运输设备，发展迅速，特别是在矿山、冶金等行业，带式输送机运输的连续性，可靠性，及对物料的广泛适应性让其在相关行业应用广泛。带式输送机经过多年的发展，根据物料特性及实际工艺需要，衍生出大倾角带式输送机，转弯带式输送机，管状带式输送机等，在实际应用中，减少了基建投资，取得了良好的经济效益。本文主要针对特殊工艺情况下的双向运输带式输送机的特点及应用进行介绍。
1.双向运输带式输送机的特点
双向带式输送机实际上是在普通带式输送机的基础上，同时利用下带面输送物料，以减少输送带数量及转载环节，节省投资。
1.1.翻带装置
双向带式输送机由于其物料输送的特殊性，与普通带式输送机的不同之处在于，其下带面设置了翻带装置，以保证带式输送机的正常运行，其好处主要体现在以下几个方面。
1.1.1.对于输送带而言，一般应具有一定的覆盖层厚度，使其在使用期内芯层不会因覆盖层磨损而暴露，物料一般在上覆盖面运行，其上覆盖面与下覆盖面的比值应不大于3：1，但钢丝绳芯输送带则不受此限制，且输送机会在适当位置的覆盖层内预埋线圈等监测保护元件，故如果输送机上下带面同时运送物料时，必须增加翻带装置，保证物料始终与输送带的同一面接触，减小物料对输送带的磨损，保证输送机的正常运行。
1.1.2.当输送机上下带面同时运送物料时，如果不增加翻带装置，当下带面清扫器出现故障或者清扫器效果不明显时，输送带上面粘附的物料碎屑会粘附在托辊及输送带上，长期运行会使托辊直径及输送带厚度增大，增大运行阻力，增加电耗。严重时还会导致输送机跑偏，影响整机的正常运行。
1.1.3.对于某些湿性物料，如煤炭，水泥等，其本身自带的水分会附着在输送带上，如果不使用翻带装置，会导致输送带与滚筒之间的摩擦力减小，严重时会产生打滑。
1.1.4.运输粘性物料时，物料不可避免的要粘附在输送带上，而输送带工作面与滚筒会直接接触，如果不使用翻带装置，在输送机长期运行过程中，会使物料粘附在滚筒上，造成滚筒直接增大，使输送带跑偏。
1.2.双向运输
双向运输带式输送机可实现对物料的双向运输，其在工艺布置方面的好处主要体现在以下几个方面。
1.2.1.利用下带面输送物料，可以减少输送机数量及转载环节，节省空间，减少占地面积，减少了基建投资，在某些需要来回双向运输的工艺环节优势明显，能使整体工艺布局更加简洁实用。
1.2.2.在矿井生产系统工艺设计时，不可避免涉及到矸石的排放问题，在矸石量大且无利用价值的条件下，矸石一般依靠地形选择填沟堆砌，但排矸场地一般离工业场地较远且地势复杂，这时可以利用主井带式输送机下带面将地面洗选矸石运往井下与掘进矸石一起，通过新掘巷道直接运往排矸场地，即节约了地面用地，又实现了排矸系统的机械化，减少了劳动强度。
2.双向带式输送机的设计要点及注意事项
2.1.设计要点
2.1.1.翻带装置
翻带装置的长度
翻带装置需要扭转180°，在扭转过程中，会引起输送带边缘张力增大，中间部位张力减小，所以扭转段的长度不宜过长但也不宜过短，过长会导致输送带张力不够而引起褶皱、跑偏，且扭转段过长会减少下带面的利用长度，不利于工艺布置。
在设置翻转装置时，必须考虑输送带具有一定的横向刚度，保证输送带不会因为扭转致使张力增大而产生撕裂，并且由于输送带在扭转过程中边缘张力增大，扭转段的长度过短会使输送带伸长量增大，如果超过输送带的许用伸长量，也会造成输送带撕裂，翻转段的伸长量可按下式计算：
ΔL=L·σ/E
其中：L：翻转段长度；
σ：工作应力，σ=F/A ；
E：带芯材料的弹性模量；
F：翻转段工作张力；
A：输送带横截面积；
根据德国22101标准，输送带翻转段长度推荐值见表1。
自然翻转式即无辊子支承式，在翻转段两端各设有一对水平夹辊，这种结构主要适用于带宽较小或柔性较大的输送带。如图1
导入翻转式即中间垂直夹辊式，除在翻转段两端设有水平夹辊外，在翻转装置中间设置一对垂直夹辊，垂直托辊相互错开，以增加翻转段的稳定性，这种结构的翻转段长度较短。如图1
支承式翻转即斜辊与垂直夹辊式，除了在翻转段中间设有垂直夹辊外，在水平夹辊和垂直夹辊之间还增加了斜辊，以引导翻转。斜辊为互成角度的两个托辊组成，能有效防止输送带跑偏，并改善翻转段输送带的受力情况。如图1
图1
2.1.2.拉紧装置
目前常用的拉紧装置有自动拉紧装置，固定式拉紧装置和重锤式拉紧装置等。
自动拉紧装置如液压拉紧，可以与集控装置连接，实现远距离控制，并且可以根据输送机张力的需要任意调节起点拉力和正常运行拉力，及时补偿输送带的弹性振荡，实现带式输送机的动态张紧。缺点是结构复杂，外形尺寸大，需用附加驱动装置
固定式拉紧装置如螺旋拉紧，多适用于短距离带式输送机；固定式绞车拉紧，结构简单紧凑，工作可靠，但是由于输送带的弹性变形和塑性伸长会引起输送带张力降低，可能导致输送带在驱动滚筒上打滑。
重锤式拉紧结构简单实用，能保证输送带在各种工况下具有足够大的恒定张力，并且重锤拉紧可以使拉紧力的方向始终向下，能有效防止输送机跑偏，故拉紧装置应优先选用重锤拉紧。
2.1.3.驱动装置 双向运输带式输送机由于需要在下带面输送物料，并配备翻带装置，为保证输送机正常运行，应尽量配备软启动装置，以减小启动加速度，延缓启动时间，避免翻转装置处输送带由于长期启动张力过大造成疲劳损坏，还可以减小翻转装置处由于输送带瞬间张紧给托辊带来的侧压力，启动加速度应根据《煤炭工业带式输送机工程设计规范》的有关规定进行计算。
对于具有一定倾角的双向运输带式输送机，其上下带面必然有一面的输送方向是向下的，故应配备可靠制动装置，保证输送机在正常工作及紧急情况下的安全停车。
2.1.4.下托辊
为保证输送机下带面输送物料时不撒料，在输料段，当运量及粒度较小时，可以采用V型托辊；当运量较大或者块度较大时，下托辊布置应和上托辊一样，采用槽型布置，以防止撒料。
2.1.5.翻转段下垂度
翻转段输送带的下垂度必须控制在限度值1%以内，可按下式进行计算：h= （q_B Lg）/8F
式中：q_B：输送带单位长度质量；kg/m
L ： 翻转段水平长度；m
F ：输送带翻转处的工作张力；N
g ： 重力加速度；m/s?
2.2.注意事项
2.2.1.翻带装置在安装时，必须保证带面中心线与翻带前在一条水平线上，防止输送机跑偏。
2.2.2.采用重锤拉紧时，拉紧装置应布置在两个翻带装置以外，并尽量靠近驱动滚筒一端。
输送机过长且受条件限制时可采用液压拉紧，拉紧装置可以与翻带装置上下垂直布置以减小输送带长度。
2.2.3.必须采用可靠的清扫器，特别是对于粘湿性物料，除在头尾设置清扫器外，在翻带装置前也应设置清扫器，并对输送机做定期清理，以保证输送机不会因为滚筒及托辊由于细碎物料的粘附而引起跑偏甚至损坏停机。
2.2.4.当上下带面同时输送物料时，物料在送往输送机时，必须采取措施保证上下带面的物料均应顺着输送方向落在输送带中心，且上下物料的运行在输送机同一垂直面上，以防止输送机跑偏。
3.双向带式输送机的计算
双向运输带式输送机的计算与普通带式输送机的区别主要在于增加了下带面物料的质量，下带面托辊的数量以及新增翻带装置。
3.1.圆周驱动力
FU=CFH+FN+FS1+FS2+FSt
式中： FH—主要阻力（N）
FN—附加阻力（N）
FS1—主要特种主力（N）
FS2—附加特种主力（N）
FSt—倾斜阻力（N）
其中主要阻力
FH=fL[qRO +（qB+qG上）cosδ]g+ f L下 [qRU+（qB+qG下）cosδ]g
+ f（L- L下 ）[qRU +qBcosδ]g
式中：f—模拟摩擦系数；
L—带式运输机长度；
L下—输送带下带面输送物料长度；
qRO??—承载分支托辊每米长旋转部分质量；
qRU—回程分支托辊每米长旋转部分质量；
qB—每米长输送带的质量；
δ—输送机的倾角；
g—重力加速度9.81m/s2
qG上—输送带上带面每米物料质量，qG= ；
qG下—输送带下带面每米物料质量，qG= ；
3.2.电动机功率计算
传动滚筒所需功率：
电功机所需功率：
式中：N—电机备用系数，取1.0～1.2（由采用的软启动装置决定）；
—传动效率，取 =0.85；
以上为输送机上下带面同时输送物料时的简要计算，如果输送机采用分时分运、单边运行，则根据具体的工况计算其所需的电机功率，合理配备驱动装置驱动形式，以达到高效节能的目的。
4.小结
双向带式输送机主要用于特殊工艺条件下物料的输送，但是目前在国内多采用多条带式输送机搭接转载的方式，如果采用双向带式输送机，会大大节省投资，使工艺更加简洁实用。由于带式输送机对物料的适应性强，特别是散装物料，故能广泛用于矿山，水泥，码头，电厂等行业，应用前景广泛。
参考文献：
[1]北京起重运输机械研究所，武汉丰凡科技开发有限责任 公司.DTⅡ（A）型带式输送机设计手册.北京： 冶金工业出版社，2003
[2]张钺.新型带式输送机设计手册.北京：冶金工业出版 社，2001.
[3]DIN22101： Belt Conveyors for Bulk Materials. German standards organization， 2002.
[4]范钦珊等.材料力学.北京：高等教育出版社，2005.
[5]杨鹏民.国外带式输送机清扫装置.煤炭科学技术.2005.
[6]金希德. 胶带翻转装置新技术的推广.煤矿机械.1991.
关键词：翻带装置；双向运输；拉紧装置；下托辊
目前，带式输送机作为物料的一种连续运输设备，发展迅速，特别是在矿山、冶金等行业，带式输送机运输的连续性，可靠性，及对物料的广泛适应性让其在相关行业应用广泛。带式输送机经过多年的发展，根据物料特性及实际工艺需要，衍生出大倾角带式输送机，转弯带式输送机，管状带式输送机等，在实际应用中，减少了基建投资，取得了良好的经济效益。本文主要针对特殊工艺情况下的双向运输带式输送机的特点及应用进行介绍。
1.双向运输带式输送机的特点
双向带式输送机实际上是在普通带式输送机的基础上，同时利用下带面输送物料，以减少输送带数量及转载环节，节省投资。
1.1.翻带装置
双向带式输送机由于其物料输送的特殊性，与普通带式输送机的不同之处在于，其下带面设置了翻带装置，以保证带式输送机的正常运行，其好处主要体现在以下几个方面。
1.1.1.对于输送带而言，一般应具有一定的覆盖层厚度，使其在使用期内芯层不会因覆盖层磨损而暴露，物料一般在上覆盖面运行，其上覆盖面与下覆盖面的比值应不大于3：1，但钢丝绳芯输送带则不受此限制，且输送机会在适当位置的覆盖层内预埋线圈等监测保护元件，故如果输送机上下带面同时运送物料时，必须增加翻带装置，保证物料始终与输送带的同一面接触，减小物料对输送带的磨损，保证输送机的正常运行。
1.1.2.当输送机上下带面同时运送物料时，如果不增加翻带装置，当下带面清扫器出现故障或者清扫器效果不明显时，输送带上面粘附的物料碎屑会粘附在托辊及输送带上，长期运行会使托辊直径及输送带厚度增大，增大运行阻力，增加电耗。严重时还会导致输送机跑偏，影响整机的正常运行。
1.1.3.对于某些湿性物料，如煤炭，水泥等，其本身自带的水分会附着在输送带上，如果不使用翻带装置，会导致输送带与滚筒之间的摩擦力减小，严重时会产生打滑。
1.1.4.运输粘性物料时，物料不可避免的要粘附在输送带上，而输送带工作面与滚筒会直接接触，如果不使用翻带装置，在输送机长期运行过程中，会使物料粘附在滚筒上，造成滚筒直接增大，使输送带跑偏。
1.2.双向运输
双向运输带式输送机可实现对物料的双向运输，其在工艺布置方面的好处主要体现在以下几个方面。
1.2.1.利用下带面输送物料，可以减少输送机数量及转载环节，节省空间，减少占地面积，减少了基建投资，在某些需要来回双向运输的工艺环节优势明显，能使整体工艺布局更加简洁实用。
1.2.2.在矿井生产系统工艺设计时，不可避免涉及到矸石的排放问题，在矸石量大且无利用价值的条件下，矸石一般依靠地形选择填沟堆砌，但排矸场地一般离工业场地较远且地势复杂，这时可以利用主井带式输送机下带面将地面洗选矸石运往井下与掘进矸石一起，通过新掘巷道直接运往排矸场地，即节约了地面用地，又实现了排矸系统的机械化，减少了劳动强度。
2.双向带式输送机的设计要点及注意事项
2.1.设计要点
2.1.1.翻带装置
翻带装置的长度
翻带装置需要扭转180°，在扭转过程中，会引起输送带边缘张力增大，中间部位张力减小，所以扭转段的长度不宜过长但也不宜过短，过长会导致输送带张力不够而引起褶皱、跑偏，且扭转段过长会减少下带面的利用长度，不利于工艺布置。
在设置翻转装置时，必须考虑输送带具有一定的横向刚度，保证输送带不会因为扭转致使张力增大而产生撕裂，并且由于输送带在扭转过程中边缘张力增大，扭转段的长度过短会使输送带伸长量增大，如果超过输送带的许用伸长量，也会造成输送带撕裂，翻转段的伸长量可按下式计算：
ΔL=L·σ/E
其中：L：翻转段长度；
σ：工作应力，σ=F/A ；
E：带芯材料的弹性模量；
F：翻转段工作张力；
A：输送带横截面积；
根据德国22101标准，输送带翻转段长度推荐值见表1。
自然翻转式即无辊子支承式，在翻转段两端各设有一对水平夹辊，这种结构主要适用于带宽较小或柔性较大的输送带。如图1
导入翻转式即中间垂直夹辊式，除在翻转段两端设有水平夹辊外，在翻转装置中间设置一对垂直夹辊，垂直托辊相互错开，以增加翻转段的稳定性，这种结构的翻转段长度较短。如图1
支承式翻转即斜辊与垂直夹辊式，除了在翻转段中间设有垂直夹辊外，在水平夹辊和垂直夹辊之间还增加了斜辊，以引导翻转。斜辊为互成角度的两个托辊组成，能有效防止输送带跑偏，并改善翻转段输送带的受力情况。如图1
图1
2.1.2.拉紧装置
目前常用的拉紧装置有自动拉紧装置，固定式拉紧装置和重锤式拉紧装置等。
自动拉紧装置如液压拉紧，可以与集控装置连接，实现远距离控制，并且可以根据输送机张力的需要任意调节起点拉力和正常运行拉力，及时补偿输送带的弹性振荡，实现带式输送机的动态张紧。缺点是结构复杂，外形尺寸大，需用附加驱动装置
固定式拉紧装置如螺旋拉紧，多适用于短距离带式输送机；固定式绞车拉紧，结构简单紧凑，工作可靠，但是由于输送带的弹性变形和塑性伸长会引起输送带张力降低，可能导致输送带在驱动滚筒上打滑。
重锤式拉紧结构简单实用，能保证输送带在各种工况下具有足够大的恒定张力，并且重锤拉紧可以使拉紧力的方向始终向下，能有效防止输送机跑偏，故拉紧装置应优先选用重锤拉紧。
2.1.3.驱动装置 双向运输带式输送机由于需要在下带面输送物料，并配备翻带装置，为保证输送机正常运行，应尽量配备软启动装置，以减小启动加速度，延缓启动时间，避免翻转装置处输送带由于长期启动张力过大造成疲劳损坏，还可以减小翻转装置处由于输送带瞬间张紧给托辊带来的侧压力，启动加速度应根据《煤炭工业带式输送机工程设计规范》的有关规定进行计算。
对于具有一定倾角的双向运输带式输送机，其上下带面必然有一面的输送方向是向下的，故应配备可靠制动装置，保证输送机在正常工作及紧急情况下的安全停车。
2.1.4.下托辊
为保证输送机下带面输送物料时不撒料，在输料段，当运量及粒度较小时，可以采用V型托辊；当运量较大或者块度较大时，下托辊布置应和上托辊一样，采用槽型布置，以防止撒料。
2.1.5.翻转段下垂度
翻转段输送带的下垂度必须控制在限度值1%以内，可按下式进行计算：h= （q_B Lg）/8F
式中：q_B：输送带单位长度质量；kg/m
L ： 翻转段水平长度；m
F ：输送带翻转处的工作张力；N
g ： 重力加速度；m/s?
2.2.注意事项
2.2.1.翻带装置在安装时，必须保证带面中心线与翻带前在一条水平线上，防止输送机跑偏。
2.2.2.采用重锤拉紧时，拉紧装置应布置在两个翻带装置以外，并尽量靠近驱动滚筒一端。
输送机过长且受条件限制时可采用液压拉紧，拉紧装置可以与翻带装置上下垂直布置以减小输送带长度。
2.2.3.必须采用可靠的清扫器，特别是对于粘湿性物料，除在头尾设置清扫器外，在翻带装置前也应设置清扫器，并对输送机做定期清理，以保证输送机不会因为滚筒及托辊由于细碎物料的粘附而引起跑偏甚至损坏停机。
2.2.4.当上下带面同时输送物料时，物料在送往输送机时，必须采取措施保证上下带面的物料均应顺着输送方向落在输送带中心，且上下物料的运行在输送机同一垂直面上，以防止输送机跑偏。
3.双向带式输送机的计算
双向运输带式输送机的计算与普通带式输送机的区别主要在于增加了下带面物料的质量，下带面托辊的数量以及新增翻带装置。
3.1.圆周驱动力
FU=CFH+FN+FS1+FS2+FSt
式中： FH—主要阻力（N）
FN—附加阻力（N）
FS1—主要特种主力（N）
FS2—附加特种主力（N）
FSt—倾斜阻力（N）
其中主要阻力
FH=fL[qRO +（qB+qG上）cosδ]g+ f L下 [qRU+（qB+qG下）cosδ]g
+ f（L- L下 ）[qRU +qBcosδ]g
式中：f—模拟摩擦系数；
L—带式运输机长度；
L下—输送带下带面输送物料长度；
qRO??—承载分支托辊每米长旋转部分质量；
qRU—回程分支托辊每米长旋转部分质量；
qB—每米长输送带的质量；
δ—输送机的倾角；
g—重力加速度9.81m/s2
qG上—输送带上带面每米物料质量，qG= ；
qG下—输送带下带面每米物料质量，qG= ；
3.2.电动机功率计算
传动滚筒所需功率：
电功机所需功率：
式中：N—电机备用系数，取1.0～1.2（由采用的软启动装置决定）；
—传动效率，取 =0.85；
以上为输送机上下带面同时输送物料时的简要计算，如果输送机采用分时分运、单边运行，则根据具体的工况计算其所需的电机功率，合理配备驱动装置驱动形式，以达到高效节能的目的。
4.小结
双向带式输送机主要用于特殊工艺条件下物料的输送，但是目前在国内多采用多条带式输送机搭接转载的方式，如果采用双向带式输送机，会大大节省投资，使工艺更加简洁实用。由于带式输送机对物料的适应性强，特别是散装物料，故能广泛用于矿山，水泥，码头，电厂等行业，应用前景广泛。
参考文献：
[1]北京起重运输机械研究所，武汉丰凡科技开发有限责任 公司.DTⅡ（A）型带式输送机设计手册.北京： 冶金工业出版社，2003
[2]张钺.新型带式输送机设计手册.北京：冶金工业出版 社，2001.
[3]DIN22101： Belt Conveyors for Bulk Materials. German standards organization， 2002.
[4]范钦珊等.材料力学.北京：高等教育出版社，2005.
[5]杨鹏民.国外带式输送机清扫装置.煤炭科学技术.2005.
[6]金希德. 胶带翻转装置新技术的推广.煤矿机械.1991.