皮帶輸送機的構造 膠帶輸送機是過程工業中應用最為普遍的一種連續輸送機械，可用于水平方向和坡度不大的傾斜方向對粉體和成件物料的輸送。例如，在水泥廠中通常用于礦山、破碎、包裝、堆存之間運送各種原料、半成品和成件物品。同時，膠帶輸送機還可以用于流水作業生產線中，有時還可以作為某些復雜機械的組成部分。如水泥工業的大型預均化堆場中就少不了膠帶輸送，再如卸車機、裝卸橋的組成部分中，也少不了膠帶輸送機。這種輸送設備之所以獲得如此廣泛的應用，主要是因為它具有生產效率高、運輸距離長、工作平穩可靠、結構簡單、操作方便等優點。膠帶輸送機按機架結構形式不同可分為：固定式，可搬式、運行式三種。三者的工作部分都是相同的，所不同的只是機架部分。此次只討論固定式膠帶輸送機的構造、性能及選型計算，其他類型可仿此類推。膠帶輸送機的構造如圖1-1所示。一條無端的膠帶1繞在改向滾筒 14 和傳動滾筒6上，并由固定在機架上的上托輥2和下托輥10支承。驅動裝置帶動傳動滾筒回轉時，由于膠帶通過拉緊裝置7張緊在兩滾筒之間，因此便通過傳動滾筒與膠帶間的摩擦力帶動膠帶運行。物料由漏斗4加至膠帶上，由傳動滾筒處卸出。加料點和卸料點可根據工藝過程要求設在相應的位置。
一、輸送帶輸送帶起曳引和承載作用。輸送帶主要有織物芯膠帶和鋼繩芯膠帶兩大類。織物芯膠帶中的襯墊材料通常用棉織物，近年來也用化纖織物襯墊，如人造棉、人造絲、尼龍、聚氨酯纖維和聚酯纖維等。目前使用的輸送帶有橡膠帶和聚氯乙烯塑料輸送帶兩種。其中橡膠帶應用廣泛，而塑料帶由于除了具有橡膠帶的耐磨、彈性等特點外，還具有優良的化學穩定性、耐酸性、耐堿性及一定的耐油性等，因此也具有較好的應用前景。橡膠帶由若干層帆布組成，帆布層之間用硫化方法澆上一層薄的橡膠，帶的上面及左右兩側都覆以橡膠保護層，如圖1-2所示。
帆布層的作用是承受拉力。顯然，膠帶越寬，帆布層亦越寬，能承受的拉力亦越大;帆布層越多，能承受的拉力亦越大。但帶的橫向柔韌性越小，膠帶就越不能與支承它的托輥平服地接觸，這樣就有使膠帶走偏而把物料傾斜卸出機外的可能。常用的橡膠帶的帆布層數如表7-1所示。 [圖片 14.jpg]
B---帶寬，cm; σ---輸送帶的徑向扯斷張力，每層普通型橡膠帶σ=560N/cm，每層強力型橡膠帶σ=960N/cm. 橡膠層的作用，一方面是保護帆布不致受潮腐爛;另一方面是防止物料對帆布的摩擦作用。因此，橡膠層對于工作面(即與物料相接觸的面)和非工作面(即不與物料相接觸的面)是有所不同的。工作面橡膠層的厚度有1.5mm、2.0mm、3.0mm、4.5mm、6.0mm五種，非工作面橡膠層的厚度有1.0mm、1.5mm、3.0mm 三種。橡膠層的厚度根據物品的尺寸及物理性質而定，通常情況下多選用厚度為1.5~3.0mm 的橡膠層。橡膠帶的連接是影響膠帶使用壽命的關鍵問題之一，由于接頭處強度較弱，計算時橡膠帶的安全系數勢必取得較大，因此影響膠帶能力的充分發揮。為了保證膠帶正常運轉和節約橡膠，就必須合理地解決連接問題。橡膠帶的連接方法可分為兩類，即硫化膠接和機械連接。硫化膠接法是將膠帶接頭部位的帆布和膠層按一定形式和角度割成對稱差級，涂以膠漿使其黏著，然后在一定的壓力、溫度條件下加熱一定時間，經過硫化反應，使生橡膠變成硫化橡膠，以使接頭部位獲得黏著強度。塑料輸送帶有多層芯和整芯兩種。多層芯塑料帶和普通橡膠帶相似，其每層徑向扯斷張力為560N/cm。整芯塑料帶的生產工藝簡單，生產率高，成本低，質量好。整芯塑料帶厚度有4mm、5mm 和6mm 三種。塑料帶的接頭方法有機械法和塑化法兩種。機械接頭的安全系數與橡膠帶相似，塑化接頭能達到其本身強度的70%～80%，安全系數取m=9，因此，整芯塑料帶采用塑化接頭很有必要。橡膠帶和塑料帶的單位長度質量分別列于表1-2和表1-3。
夾鋼繩芯橡膠帶是以平行排列在同一平面上的許多條鋼繩芯代替多層織物芯層的輸送帶。鋼繩以很細的鋼絲捻成，直徑為2.0~10.3mm。鋼繩的材料為直徑為1mm 的鋼絲，這些鋼絲經淬火后表面鍍銅，以提高橡膠與鋼繩的黏著力。經處理后的鋼絲再冷拉至直徑為0.25mm 的細絲。夾鋼繩芯橡膠輸送帶的主要優點是抗拉強度高，適用于長距離和陡坡輸送;伸長率小(約普通膠帶的1/10~1/5)，因此可縮短拉緊行程;帶芯較薄，縱向撓曲性能好，易于成槽(槽角力35°)，這不僅能增大輸送能量，也可防止皮帶跑偏;橫向撓曲性能好，滾筒直徑可以較小;動態性能好，耐沖擊、耐彎曲疲勞，破損后易修補，因而可提高作業速度;接頭強度高，安全性較高;使用壽命長，是普通膠帶使用壽命的2～3倍。其缺點是：當覆蓋層損壞后，鋼絲易腐蝕，使用時要防止物料卡入滾筒與膠帶之間，因其延伸率小而容易使鋼繩拉斷。帶式輸送機已向長距離、大輸送量、高速度方向發展。目前各國使用的長距離、大輸送量的輸送機上多數采用夾鋼繩芯橡膠帶。二、托輥托輥用于支承運輸帶和帶上物料的質量，減小輸送帶的下垂度，以保證穩定運行。托輥可分為如下幾種： ① 平形托輥 如圖1-3(a)所示，一般用于輸送成件物品和無載區，以及固定形式卸料器處。 ② 槽形托輥 如圖1-3(b)所示，一般用于輸送散狀物料，其輸送能力要比平形托輥提高20%以上。舊系列的槽角一般采用20°、30°，目前都采用35°、45°，國外已有采用60°的。
槽形調心托輥的結構如圖1-4所示。托輥支架2裝在一有滾動止推軸承的主軸3上，使整個托輥能繞垂直軸旋轉。當輸送帶跑偏而碰到導向滾柱體8時，由于阻力增加而產生的力，矩使整個托輥支架旋轉，這樣托輥的幾何中心與帶的運動中心線就不相互垂直，帶和托輥之間產生一滑動摩擦力，此力可使輸送帶和托輥恢復正常運行位置。
④ 緩沖托輥 如圖1-5所示，在受料處，為了減少物料對輸送帶的沖擊，可以設置緩沖托輥，它的滾柱是采用管形斷面的特制橡膠制成的。
⑤ 回程托輥 用于下分支支承輸送帶，有平形、V形、反V形幾種。V形和反V形回程托輥能降低輸送帶跑偏的可能性。當V形和反 V形回程托輥配套使用時，形成菱形斷面，能更有效地防止輸送帶跑偏。 ⑥ 過渡托輥 安裝在滾筒與第一組托輥之間，可使輸送帶逐步變成槽形，以降低輸送帶邊緣因成槽延伸而產生的附加應力。托輥由滾柱和支架兩部分組成。滾柱是一個組合體，如圖1-6所示，它由滾柱體、軸、軸承、密封裝置等組成。滾柱體用鋼管截成，兩端具有鋼板沖壓或鑄鐵制成的殼作為軸承座，通過滾動軸承支承在心軸上(少數情況也有采用滑動軸承的)。為了防止灰塵進入軸承，也為了防止潤滑油漏出，裝有密封裝置，其中迷宮效果最佳，但防水性能差。
托輥支架由鑄造、焊接或沖壓而成，并剛性地固定在輸送機架上。托輥的質量見表1-4。
膠帶輸送機上托輥的間距應根據帶寬和物料的物理性質選定，建議參照表1-5所列范圍選用。受料處托輥間距視物料容積密度及塊度而定，一般取為上托輥間距的1/3～1/2。下托輥間距一般可取為3m。頭部滾筒軸線到第一組槽形托輥的間距可取為上托輥間距的1.3倍，尾部滾筒到第一組托輥的間距不小于上托輥間距。輸送質量大于 20kg 的成件物品時，托輥間距不應大于物品輸送方向上長度的1/2。輸送送質量小于 20kg 的成件物品時，托輥間距可取為 1m。三、驅動裝置驅動裝置的作用是通過傳動滾筒和輸送帶的摩擦傳動，將牽引力傳給輸送帶，以牽引輸送帶運動。膠帶輸送機的驅動裝置典型結構如圖1-7所示。傳動滾筒由電動機經減速裝置而驅動。對于傾斜布置的膠帶輸送機，驅動裝置中還設有制動裝置，以防止突然停電時，由于物料的作用而產生膠帶的下滑。最常用的減速器是圓柱齒輪減速器和圓錐齒輪減速器。另外，還采用有圓柱-圓錐齒輪減速器和蝸輪減速器。
傳動滾筒的結構如圖7-8所示，它由鑄鐵制成或由鋼板焊接而成。滾筒為中部稍帶突起的圓柱形，即呈鼓形，其目的是使膠帶運動時有自動定心的作用。突起部分達到的高度(中間部分的半徑和邊緣部分半徑之差)通常為直徑的0.5%，但不小于 4mm。
滾筒的寬度應比帶寬大100～200mm。滾筒的直徑由膠帶內帆布層數所決定。對于普通型膠帶，傳動軸滾筒直徑與帆布層數之比，硫化接頭取D/Z=125，機械接頭取D/Z=100;對于強力型膠帶取D/Z=200。已系列化的傳動滾筒直徑與膠帶層數之間的關系見表1-6，帶寬與傳動滾筒直徑的關系1-7。
傳動滾筒分光面和膠面滾筒兩種。光面滾筒的摩擦系數一般為0.20～0.25，適用于功率不大、環境濕度小的場合。反之，則采用滾筒外敷一層橡膠的膠面滾筒，以增大摩擦系數。在膠帶輸送機中，當需要很緊湊的驅動裝置時，可以采用電動滾筒作為驅動裝置。圖7-9 所示為油冷式電動滾筒，它把電動機和減速裝置都裝在傳動滾筒之內。該電動滾簡具有以下優點：結構簡單、緊湊、占有空間位置小;操作安全;整機操作方便，減少停機時間;與同規格的外部驅動裝置相比，電動滾筒質量約減輕60%～70%，節約金屬材料 58%。電動滾筒的功率范圍為2.2~55kW，一般使用于環境溫度不超過40°C的場合。
膠帶輸送機驅動裝置的一個重要問題是輸送帶繞過傳動滾筒的方式。圖1-10中列出了幾種方案，其中圖(a)所示只采用一個傳動滾筒，而膠帶在它上面的包角α=180°;如果采用一個導向滾筒，則如圖(b)所示，α=210°～230°;兩個傳動滾筒的方案如圖(c)、(d)所示，包角分別為α=350°及α=430°;圖(e)、(f)所示采用壓輥或壓帶以增加附加壓力。驅動輸送帶的條件是[圖 7-10(a)]：為了避免輸送帶在傳動滾筒上打滑，傳動滾筒趨入點的輸送帶張力S_n和奔離點的輸送帶張力S_1之間的關系應滿足尤拉公式：S_n<=S_1e^ua 式中:S_n---傳動滾筒趨人點的輸送帶張力，N; S_1—傳動滾筒奔離點的輸送帶張力，N; e一自然對數的底數; u—傳動滾筒與輸送帶間的摩擦系數; a—輸送帶與傳動滾筒的包角。
由式可以看出，輸送帶的牽引力隨p、a及S，的增加而增加，因此當需要增大輸送帶牽引力時，可增加上述三個因素中的任意一個，但S。的增加受輸送帶強度的限制;從的增加受滾筒表面材料及工作條件的影響;a的增加將影響結構方案。為了在u、a、Sn一定的情況下增加牽引力，宜采用通過壓滾或壓帶產生附加壓力的方法。
四、改向裝置膠帶輸送機在垂直平面內的改向一般采用改向滾筒。改向滾筒的結構與傳動滾筒的結構基本相同，但其直徑比傳動滾筒略小一些。改向滾簡直徑與膠帶帆布層之比，一般可取D/Z≥80 ~ 100. 180°改向者一般用作尾部滾筒或垂直拉緊滾筒;90°改向者一般用作垂直拉緊裝置上方的改向輪;小于45°改向者一般用作增面輪。此外，尚可采用一系列的托輥達到改向的目的。如輸送帶由傾斜方向轉為水平(或減小傾斜角)時，即可用一系列的托輥來實現改向，其托輥間距可取正常情況的一半。此時輸送機的曲線是向上凸起的，其凸弧的曲率半徑可按式計算：R1 ≥18B，式中 B——帶寬，m。有時可不用任何改向裝置，而讓輸送帶自由懸垂成一曲線來改向。如輸送帶由水平方向轉向上傾斜方向時(或增加傾斜角)，即可采用這種方法，但輸送帶下仍需設置一系列托輥。此時凹弧的曲率半徑可按式計算：
五、拉緊裝置拉緊裝置的作用是拉緊膠帶輸送機的膠帶，限制在各支承托輥間的垂度和保證帶中有必要的張力，使帶與傳動滾筒之間產生足夠的摩擦牽引力，以保證正常工作。拉緊裝置分螺旋式、車式、垂直式三種。(1)螺旋式拉緊裝置螺旋式拉緊裝置如圖1-11所示，由調節螺旋和導架等組成。回轉螺旋即可移動軸承座沿導向架滑動，以調節帶的張力。但螺旋應能自鎖，以防松動。這種拉緊裝置緊湊、輕巧，但個能自動調節。它適用于輸送距離短(一般<100m)、功率小的輸送機上。該拉緊裝置的螺旋拉緊行程有 500mm、800mm、1000mm 三種。
(2)車式拉緊裝置車式拉緊裝置又分為重錘式拉緊裝置和固定絞車式拉緊裝置。如圖1-12(a) 所示是一種重錘車式拉緊裝置，這種拉緊裝置適用于輸送距離較長，功率較大的輸送機。其拉緊行程有2m、3m、4m 三種。固定絞車式拉緊裝置用于大行程、大拉緊力(30～150kN)、長距離、大運輸量的帶式輸送機，最大拉緊行程可達17m。
(3)垂直式拉緊裝置垂直式拉緊裝置如圖1-12(b)所示，其拉緊原理與車式拉緊裝置相同。它適用于采用車式拉緊裝置布置較困難的場合，可利用輸送機走廊的空間位置進行布置;可隨著張力的變化靠重力自動補償輸送帶的伸長，重錘箱內裝入每塊15kg 重的鑄鐵塊調節拉緊張力。該拉緊裝置的缺點是改向滾筒多，且物料易掉入輸送帶與拉緊滾筒之間而損壞輸送帶，特別是輸送潮濕或黏性物料時，由于清掃不干凈，因此這種現象更嚴重。
六、裝料及卸料裝置裝料裝置的形式決定于被輸送物料的特性。成件物品通常用傾斜槽、滑板來裝載或直接裝到輸送機上;粒狀物料則用裝料漏斗來裝載。裝料裝置除了要保證均勻地供給輸送機定量的被輸送物料外，還要保證這些物品在輸送帶上分布均勻，減少或消除裝載時物料對帶的沖擊。因此，裝料裝置的傾斜度最好能使物料離開裝料裝置時的速度接近帶的運動速度。卸料裝置的形式決定于卸料的位置。最簡單的卸料方式是在輸送機的末端卸料，這時除了導向卸料槽之外，不需要任何其他裝置。如需要從輸送機上任意一處卸料，則需要采用犁式卸料器和電動小車，如圖1-13所示。
七、清理裝置清掃器的作用是清掃輸送帶上黏附的物料，以保證有效地輸送物料，同時也保護了輸送帶。尤其是輸送黏濕性物料時，清掃器的作用就顯得更重要。清掃器分頭部清掃器和空段清掃器兩種。頭部清掃器又分重錘刮板式清掃器和彈簧清掃器，裝于卸料滾筒處，清掃輸送帶工作面的黏料。彈簧清掃器的結構如圖 1-14(a)所示。
空段清掃器裝在尾部滾筒前，用以清掃黏附于輸送帶非工作面的物料。空段清掃器的結構如圖1-14(b)所示。
帶式逆止器的結構如圖1-15所示。輸送帶正常運行時，制動帶1被卷縮，因此不影響輸送帶的運行。若輸送帶突然反向運行，則制動帶的自由端被卷夾在傳動滾筒與輸送帶之間，就阻止了膠帶的反向運動。帶式逆止器的優點是結構簡單，造價低廉，在傾斜角小于18°時制動可靠;缺點是制動時必須有一段倒轉，造成尾部裝料處堵塞溢料。頭部滾筒直徑越大，倒轉距離越長，因此，對于功率較大的膠帶輸送機不宜采用這種逆止器。
滾柱式逆止器的結構如圖1-16所示，它是由棘輪1、滾柱2和底座3組成的。滾柱式逆止器安裝在減速器低速軸的一端，其底座固定在機架上。當棘輪順時針方向旋轉時，滾柱處于較大的間隙內，不影響正常運轉。但當輸送帶反向運動時，滾柱被楔入棘輪與底座之間的狹小間隙內，從而阻止棘輪反轉。滾柱式逆止器制動平衡可靠，在向上輸送的輸送機中都可采用。電磁閘瓦制動器因為消耗大量電力，且經常因發熱而失靈，所以一般情況下盡量不用，只是在向下輸送時才采用。
