气垫带式输送机的发展与应用余建山（７１００５４陕西西安市机械部第七设计研究院）摘要：介绍 了气垫带式输送机的国内外发展状况以及气垫输送机的输送原理；通过阻力及功率计算，得出气垫 输送机的优缺点，供设计选型参考。Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ＆ＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆＡｉ ｒ－ＣｕｓｈｉｏｎＣｏｎｖｅｙｅｒ￥．ＹｕＪｉａｎｓｈａｎ．Ａｂｓｔａｃｔ：Ｄｅｖｅｌ ｏｐｍｅｎｔｏｆａｉｒｃｕｓｈｉｏｎｃｏｎｖｅｙｅｒｄｏｍｅｓｔｉｃａｎｄａｂｒｏａｄ ａｓｗｅｌｌｉｔｓｐｒｉｎｃｉｐｌｅｈａｓｂｅｅｎｄｉｓｃｒｉｂｅｄ．Ｍｅｒｉｔｓａｎ ｄｄｅｍｅｒｉｔｓｈａｖｅｂｅｅｎｏｂｔａｉｎｅｄｖｉａｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｏｆｒｅ ｓｉｓｔａｎｃｅａｎｄｐｏｗｅｒｆｏｒｒｅｆｅｒｅｎｃｅｔｏｄｅｓｉｇｎａｎｄｍｏｄｅ ｌｓｅｌｅｃｔｉｏｎ．主题词：
气垫带式输送机，
原理，结构，应用目前广泛地应用在铸造车间 砂处理机械化运输中的连续输送设备主要是普通带式输送机（托辊式）。由于托辊运行阻力大、寿 命低、能耗高、胶带易跑偏和撕带、有载启动困难、胶带使用周期短、费用高和维修量大，给生产 进一步发展带来了困难。针对托辊式带式输送机存在的上述诸多问题，７０年代就产生了气垫带式 输送机。它克服了托辊输送的上述缸点，其运行阻力仅是托辊输送机的１／２，胶带的寿命提高５ ０％以上，有载启动容易，不跑偏，运行费用低，因此，近年来在国内外得到迅速发展。１带式输 送机的发展概况１．１普通带式输送机的发展概况由于普通带式输送机具有许多优点，所以在各种 连续输送设备中是应用最广泛的一种，现在它仍然起着非常重要的作用，目前我国年产能力大约为 １００～２００ｋｍ。尽管如此，它仍存在以下不足之处：ａ．结构比较复杂（相对气垫输送机） 。ｂ．运动件数量多，特别是托辊轴承的数量相当多。若采用槽形托辊，托辊间距为１．２ｍ，无 载分支用平型托辊，其间距为３ｍ，则每１００ｍ长度上的轴承的数量为５７０个。ｃ。制造成本 及维修费用高。ｄ．带速受到了限制。当带速增加时，托辊转动惯量增加很快，使轴承寿命显著降 低，若有个别托辊不能动，胶带的磨损很快。ｅ．物料易受颠波而散落，引起扬尘，污染将会增加 ，影响工作环境。１．２气垫带式输送机的发展概况气垫带式输送机是７０年代由荷兰首先研制成 功的。目前美国、英国、加拿大等国的产品销售到几一个国家和地区。据１９８５年的资料统计， 欧洲已有２００多台气垫输送机，南美有６０多台，现在全世界有近５０００台。初期国外气垫带 式输送机多用于输送谷物、木屑等密度较小的散状物料，近年来才开始输送砂子、煤等密度较大的 物料。１９８５年大连港和天津港分别从英国Ｓｉｍｏｎ－Ｃａｒｖｅｓ公司进口气垫带式输送机 ，１９８６年投入使用。１９８８年我国开始研制气垫带式输送机，现在国内生产厂家也较多，如 河南省浚县太行机械厂等可生产带宽５００～１４００ｍｍ的气垫带式输送机。２气垫带式输送机 的工作原理和结构２．１工作原理普通带式输送机的胶带是靠托辊支承，而气垫带式输送机靠胶带 和盘槽之间的气膜（气垫）来支承，见图１所示。高压离心鼓风机把空气送到气室，流经盘槽上的 排气孔，进入到输送带和盘槽之间。由于空气具有一定粘性，故当流经输送带和盘槽之间的间隙时 ，便形成了以空气为润滑剂的一层薄的稳定气膜（称气垫），使承载的输送带不与支承它的气室接 触，形成气体摩擦。２．２结构目前应用最多的一种气垫带式输送机是半气垫型（或混合型）结构 ，它是将普通带式输送机有载分支的托辊由气室来代替，如图２。把相隔一定距离的托辊支承改变 为连续的气垫支承，其他零件与普通带式输送机相同。气室一般用薄钢板弯制而成，成形后组焊。 气室之间的连接多用螺栓连接，中间加上密封材料。３气垫带式与普通带式输送机的比较３．１能 耗的比较由于气垫带式输送机把托辊之间的滚动摩擦（ｆｍａｘ＝０．０４）变成以空气为介质的 流体摩擦（ｆｍａｘ＝０．０ｌ），从而减少了承载输送带的运行阻力。同时输送带的张力也大大 减少。３．１．１有载分支的运行阻力对比在相同参数下，两种机型的有载分支的运行阻力（不包 括提升阻力）Ｆ普及Ｆ气分别为：Ｆ普＝（ｑ＋ｑｏ＋ｑ１）ｆ普（１）Ｆ气＝（ｑ＋ｑｏ）ｆ气 （２）式中 ｑ——单位长度带上的物料重力，Ｎ／ｍｑｏ——单位长度输送带重力，Ｎ／ｍｑ１ ——单位长度槽形托辊转动部分的重力，Ｎ／ｍｆ普——托辊的阻力系数，ｆ普．＝０．０２～０ ．０４ｆ气——气体阻力系数，ｆ气＝０．００６～０．０１０由上面式子可以看出，有载运行时 ，普通带式输送机增加了托辊部分的阻力，而且单位长度上的输送带重又不相同（气垫带式输送机 一般选用４层胶带，而普通带式输送机的张力较大，一般选６层胶带，所以单位长度上的重量就大 ，阻力将会增大）。如取中间值，槽形托辊阻力系数ｆ普＝０．０３，气垫输送机运行阻力系数ｆ 气＝０。００８，则计算不同物料堆积密度时，相同带重情况下的阻力对比见表１。从表１中不难 看出，气垫带式输送机有载分支图１气垫带式输送机１．头部护罩２．驱动滚筒３．槽形过渡托辊 ４。气室５．鼓风机６．缓冲托辊７．落砂管８．局部改向滚筒９．拉紧装置１０．尾架１１．输 送带１２．中间架１３．下平行托辊１４．改向滚筒１５。头架１６．清扫器１７．消声器图２半 气垫型结构１。气室２．盘槽３．胶带４．风机５．中间架６．螺栓的运行阻力比普通带式输送机 小７０％以上。３．１．２有载分支单位长度上功率对比计算有载消耗的功率包括倾斜向上输送时 的提升功率。普通带式输送机和气垫带式输送机有载分支单位长度的功率消耗Ｎ；及Ｎ一分别为： 式中β——输送机倾角υ——带速，ｍ／ｓＮ鼓——单位长度上鼓风机的功率消耗，为５．３Ｗ／ ｍ从式（３）、式（４）可以算出各种带宽、带速及倾角下普通带式输送机与气垫带式输送机有载 分支单位长度上的功率对比，见表２。从表２可以得出下述结论：ａ．气垫带式输送机的节能随着 宽度的增大而减少，陆一带速的增高而增大，随着输送机倾角的增大而减少。ｂ．当大带宽、带速 不高时，气垫带式输送机的节能很少，因此，若以节能作为比较指标，在水平高速窄带、长距离输 送时，采用气垫带式输送机是比较经济的。３．２带速的比较目前，带式输送机日益向高速、大运 量、长距离方向发展。普通带式输送机由于受到结构的限制，当带速提高时，它需要有寿命长的轴 承和结构完善的密封装置；而气垫带式输送机不需考虑这些问题，因而便于采用高速带。国外气垫 带式输送机带速一般为１．５～１２。０ｍ／８，国内带速为１～６．３ｍ／ｓ。３．３制造费用 的比较３．３．１气室的费用普通带式输送机的部件制造，特别是托辊的制表１普通带式输送机与 气垫带式输送机有载分支单位长度运行阻力比较注：槽形角度θ＝３０°，物料动堆积角度ρ＝２ ０°。表２普通带式输送机与气垫带式输送机有载分支单位长度上功率比较注：槽形角度θ＝３０ °，物料动堆积角度ρ＝２０°，γ＝１ｔ／ｍ３。造，一般都采用较先进的技术设备。目前国内 带式输送机的主要制造厂都有托辊生产线，自动化程度较高，生产批量大，制造成本低。气垫带式 输送机的气室采用薄钢板冲压或滚压成形，用螺栓连接，其工艺简单，制造容易，便于批量生产。 但目前国内气垫带式输送机的生产尚未形成气室生产线，没有达到批量生产，因此气垫带式输送机 的生产费用将会略有增加。但国外气垫带式输送机的制造费用比普通带式输送机低１０％～３０％ 。３．３．２驱动装置的费用由于气垫带式输送机比普通带式输送机节能且易于实现高速，因此在 相同生产率情况下可用小功率的驱动和传动装置，带宽、机架及其他部件尺寸也相应减少。气垫带 式输送机这部分的费用低于普通带式输送机。３．３．３输送带的费用输送带的费用在带式输送机 的成本中约占３０％。气垫带式输送机可以采用轻型带，且寿命可延长５０％，这样可节省一些费 用。３．４维修费用的比较普通带式输送机有载分支需大量托辊、轴承和密封件，为保证其正常运 行需大量维修费用和维修量，气垫带式输送机这部分费用和维修量大约可减少５０％。普通带式输 送机寿命为５年时，每千米长输送机每年更换托辊约需６．６７万元（每千米长有上托辊２５００ 个，每个单价４０元，平均寿命为１．５年）。而气垫带式输送机因没有这么多的托辊，故维修量 很少，ｌｋｍ长的气垫带式输送机每年可节省３；３万元左右。另外由于气垫带式输送机不跑偏， 故避免了由于输送带跑偏而碰托辊支架使输送带磨损或撕裂，降低了输送带的维修费用。３．５安 装基建费用气垫带式输送机能以较高带速运行，特别是在场地较小而要求较大运量以及不可能增加 胶带宽度的情况下，气垫带式输送机比普通带式输送机减少约２０％的基建安装费。３．６其他性 能比较３．６．１倾角带式输送机的许用倾角卢取决于被输送物料与输送带之间的动摩擦系数、输 送带断面形状、物料堆积角、装载方式和带速。普通带式输送机要考虑输送带在两托辊组间垂度增 加而使实际倾角增大以及输送带通过托辊时不可避免的振动引起物料下滑，因此输送机的倾角应选 取比物料与输送带的静摩擦角小１０°～１５°。而气垫带式输送机由于它是连续的气垫支承，物 料在带上非常平稳，因此输送机倾角接近其静摩擦角。３．６．２环境保护及噪声由于普通带式输 送机是靠相隔一定距离的托辊来支承，故当胶带经过托辊时要产生振动，从而引起物料的振动。这 样就会产生物料（砂子）尘物，使环境受到污染，影响工人的健康。而气垫带式输送机不存在此问 题，所以环保费用将会降低。普通带式输送机的转动部件多，噪声较大；若将气垫带式输送机风源隔离或装消声器，则噪声较小。３．６．３气垫带式输送机不跑偏气垫带式输送机的气孔均垂直于盘槽表面，气孔排出气体压力取决于物料的压力。当气垫带式输送机跑偏时，输送带中心线两侧的气体，向中心线方向的推力发生变化，其合力和跑偏方向相反，将输送带向回推移，从而避免跑偏
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