带式输送机输送带的安全系数与接头强度.docx

带式输送机输送带的安全系数与接头强度作者：zlp6807 摘要：在我国进行带式输送机的设计时，依旧参照前苏联的标准，将输送带安全系数取得比较保守，一般钢丝绳芯带取为8.0~10.0，织物芯带取到12.0左右，其结果导致了用户投资的大幅上升。国外通过多年在该方面的研究和摘要：在我国进行带式输送机的设计时，依旧参照前苏联的标准，将输送带安全系数取得比较保守，一般钢丝绳芯带取为8.0~10.0，织物芯带取到12.0左右，其结果导致了用户投资的大幅上升。国外通过多年在该方面的研究和实践，已成功的在一些工程应用中将输送带的设计安全系数从传统的6.7 降至6.0 以下，大量地节约了投资费用和营运费用。本文分析了影响安全系数选取的几个主要因素，提出接头疲劳强度的提高将有利于安全系数的减小，并就接头结构及制作样式对输送带疲劳强度产生的影响作了分析。关键词：安全系数、接头结构、疲劳强度1． 国外发展概况随着长距离、大运量、高带速的带式输送机的发展，对输送带制造商提出了更高的要求，希望他们改进接头制作技术从而提高输送带的接头强度，最终降低输送带的设计安全系数。钢丝绳芯带的设计安全系数可从传统的6.7 降到4.5~5.0 之间，其所带来的经济效益是显著的。澳大利亚Channar 输送机采用的5.0的安全系数，节约了大量的费用。其中：输送带成本降低了10％，能耗降低了约4％，减少了接头数量，承载段托辊的使用寿命提高了7％，回程段的托辊寿命增加了40％；减小了输送带的动张力以及对整机结构的要求。对于钢丝绳芯带的设计安全系数，6.7的选取标准早已不适用了。过去的8、9 年间，在好多工程应用中工程师们将输送带的设计安全系数取到了5.0或更低，如：RhinebraunHambach 煤矿（德国） 4.5:1Selby 煤矿（英国） 5.0:1Mea 镍矿（苏格兰） 5.5:1Prosper Haniel 煤矿(德国) 5.5:1Channar 铁矿 (澳大利亚) 5.0:1现今，国外技术发达国家正在考虑重新制定输送带设计安全系数的选取标准。2． 安全系数输送带安全系数定义为输送带抗拉强度与正常运行状态满载或设计负载的比例。其实安全系数这样定义是非常错误的，因为输送带抗拉强度与实际的输送带设计安全系数无关。输送带稳定运行状态下承受负载及瞬时的尖峰负载的能力与接头疲劳强度有关，而与钢丝绳芯带的抗拉强度无关。根据DIN22101 标准所定义的接头的动态疲劳强度，传统的输送带（SF=6.7）的接头疲劳强度为抗拉强度的36%，任何接头动载荷承受能力的提高将直接导致由工业标准规定的最小的、可允许的输送带安全系数的降低（接头效率从36%提高到50%将意味着安全系数能从6.7降低到4.8）。一般可通过提高中心橡胶的特性、钢丝绳结构技术、接头结构以及制造技术来降低输送带的安全系数。CDI 开发的有限元分析软件（FEA）使预测橡胶带和钢丝绳芯带内部的应力场变为可能。接头设计有限元方法可以对那些有助于提高接头的动负载承受能力及降低输送带安全系数的接头方式作出评价，其中的一个例子是俄罗斯的Palabora 输送带的改进。在这之前被认为设计强度最高的是西德的Prosper Haniel输送带，其抗拉强度为7500N/mm。在哈诺瓦大学测试了该输送带的接头疲劳强度，由疲劳机械所测试的接头效率达到38%，因此，接头疲劳强度为2850N/mm（承受率=0.38*7500N/mm）。1987 年，继Prosper Haniel输送带设计之后，设计了另一条输送带，其抗拉强度为6600N/mm，该输送带在Hannoer 大学进行了测试，其四段接头的承受水平为50%，净承受水平为3300N/mm，比Prosper Haniel 输送带的接头疲劳强度提高了16%，虽然它的抗拉强度比前者低了14%。Palabora输送带的设计安全系数是6.5。由于接头强度高，输送带的安全系数可降到4.7，相应的可承受张力提高了39%。输送带和接头构造的材料以及现代的分析方法表明，在抗拉强度为ST-1000N/mm 至ST-6000N/mm 之间使用低于5.0 的安全系数是安全、可靠的。安全、可靠的方法来定量现实中所使用的输送带安全系数，应从影响输送带接头效率的基本的因素方面加以分析。影响输送带接头动态疲劳强度的5个主要因素如下:a 接头疲劳强度b 伸长c 等级下降d 输送机动负载e 输送机稳定运行状态下负载其中，输送机动负载以及稳定状态下负载跟输送带本身无关。3. 接头结构与疲劳强度3.1接头结构接头的结构直接影响到接头的疲劳强度，传统的搭接与错位搭接的接头结构，接头效率较低。本文介绍一种新颖的钢丝绳芯输送带接头结构，图1所示是一个典型的二阶接头结构，它们由几个基本的尺寸组成：d：有效的钢丝绳直径（由钢丝绳制造商提供