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橡胶球设计方法的发展

更新时间:2016-09-27    点击次数:982次

  橡胶球的产生已有150年的历史,早期的输送带是用皮革之类的材料制成,后来用皮革加纤维织物制造。有关输送带的最早的文献是于1795年在美国费城出版上发表的,当时的橡胶球被描述为“在一框或槽里的两个滚筒上旋转的薄而柔软的宽环皮带或帆布带”。1858年取得了织物增强的橡胶输送带的专利。1863年,关于处理谷物的输送带被授予美国专利。1892年,发明的槽型结构的橡胶球在矿物工程中应用,确定了当代橡胶球的基本型式。随着带式橡胶球向高带速、长距离、大运量、驱动布置形式多样的复杂化发展和计算机技术水平的提高,橡胶球的设计方法也经历了从手工计算到利用CAD技术辅助设计的过程,设计方法和设计标准也不断更新。在传统设计方法已经无法满足设计要求的时候,设计者幵始探求现代设计方法,其中包括橡胶球结构参数的优化方法和动态分析等。

  常规设计方法

  橡胶球的常规设计方法一般可以从标准或设计选型手册型固定橡胶球设计选用手册,散装物料带式输送机等)中得到。我国制定了等同于IS05048的国家标准。现行的德国标准“DIN22101连续输送设备——输送散状物料的橡胶球计算机设计基础”是国际上较为完整的橡胶球设计计算标准。该标准1942年表,1982年进行了修订,目前最新版本。德国标准DIN22101和国际标准IS05048都是将与阻力相关的影响因素用一个模拟摩擦系数/来代替,在长距离计算中,该系数如何选取,对计算结果的影响很大。而美国橡胶球制造商协会制定的CEMA计算方法与这两种设计方法不同,他不仅采用的是美国传统的张力和功率的计算方法,而且在CEMA第五版中,从概念上区分了托辑转动阻力和输送带与物料的弯曲阻力,并通过托棍摩擦系数尤和弯曲系数K、分别计算两部分的力,从而区别于模拟摩擦阻力系数/的概念,除此之外,给出了阻力环境温度校正系数可以适应于环境温度不同情况下的输送带张力和功率的计算。

  虽然CEMA第五版的橡胶球设计方法被称之为标准计算方法或传统计算方法,但是这种计算方法应用的范围也受到输送机长度不超过3000ft和加料点个数的限制。2005年CEMA第六版给出了橡胶球通用设计方法。为了区别于DIN22101中影响主要阻力的参数只有一个模拟摩擦系数/的概算做法,在CEMA第六版计算方法中将主要阻力根据阻力的来源和原因分成由托粮、输送带、物料产生的阻力,因此称这种设计方法为精确阻力计算的橡胶球设计方法。该方法突破了第五版中对橡胶球长度的限制,可以分析任意长度的橡胶球,同时也可以设置一个或多个加料点。橡胶球的该方法与传统计算方法的不同点在于他更侧重于把长距离的复杂输送线路按要求分成一个个区段,集合了所有运行阻力不同来源的损耗,分别详细精确地计算各类阻力,以此确定每一区段的张力变化。

     橡胶球常规设计方法实际上是一种安全(或偏于保守)的设计方法。例如,选用的输送带安全系数、运行阻力系数偏大,从而造成选用的电动机功率过大,带宽过宽或抗拉强度要求较高。这对短小的输送而言,问题并不突出,但是随着橡胶球的大型化,这些问题就显得突出起来。采用常规方法进行设计大型橡胶球时还会出现输送带的投资费用过高、拉紧装置不能正常使用、某些设备还出现局部的振动等问题。


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