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輸送帶是皮帶輸送機(jī)重要的部件，價(jià)格比較昂貴，約占整個輸送機(jī)投資的30%～50%。如何降低投資，合理的選擇經(jīng)濟(jì)、可靠的輸送帶，是國內(nèi)外輸送機(jī)設(shè)計(jì)、制造企業(yè)所研究的問題，其中一個很重要的途徑就是降低輸送帶安全系數(shù)。
1、輸送帶安全系數(shù)的現(xiàn)狀及存在的問題
在皮帶輸送機(jī)設(shè)計(jì)的基本準(zhǔn)則下，許多國家和大公司都制定了皮帶輸送機(jī)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，德國工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DIN22101-1982是在2002年之前國際上公認(rèn)比較完整合理的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。按照這一標(biāo)準(zhǔn)，鋼絲繩芯輸送帶的動態(tài)安全系數(shù)為4.8～6.0，靜態(tài)安全系數(shù)為6.7～9.5。在我國一些設(shè)計(jì)手冊和參考資料上給出了7～9，運(yùn)行條件好，傾角小，強(qiáng)度低時可以適當(dāng)?shù)慕档桶踩禂?shù)，反之應(yīng)取較大值。
按照德國DIN22101-1982標(biāo)準(zhǔn)，輸送帶安全系數(shù)定義為鋼絲繩芯輸送帶的抗拉斷強(qiáng)度與輸送機(jī)穩(wěn)定時輸送帶張力的比值，最小為6.7。根據(jù)文獻(xiàn)資料對于該標(biāo)準(zhǔn)的解釋，最小安全系數(shù)6.7的計(jì)算組成為：
(1)設(shè)定穩(wěn)定運(yùn)行時輸送帶張力為1.0；
(2)設(shè)定起動時輸送帶的張力為穩(wěn)定運(yùn)行時張力的1.4倍；
(3)設(shè)定輸送帶的變形、伸長、老化、磨損等總計(jì)為1.0+1.4=2.4倍；
(4)實(shí)驗(yàn)表明，輸送帶接頭在脈動循環(huán)10000之后，其疲勞強(qiáng)度為額定強(qiáng)度的36%。
在此基礎(chǔ)上給出了輸送帶最小安全系數(shù)為：2.4/0.36=6.7。
近年來，鋼絲繩芯輸送帶接頭技術(shù)的提高和可控軟起動、軟制動技術(shù)的大量應(yīng)用，經(jīng)研究、測試和實(shí)踐證實(shí)輸送帶最低安全系數(shù)取6.7不夠合理，存在著許多偏差：
(1)輸送帶許應(yīng)的瞬態(tài)峰值載荷和靜載荷不是取決于輸送帶本身的強(qiáng)度，而應(yīng)取決于輸送帶最為薄弱的環(huán)節(jié)，即接頭的強(qiáng)度。隨著輸送帶硫化技術(shù)的不斷提高，傳統(tǒng)36%有著很大的限制，目前的硫化技術(shù)使輸送帶接頭的強(qiáng)度大大提高，一般可使輸送帶接頭達(dá)到75%以上的強(qiáng)度保持率，按保守的數(shù)據(jù)可取50%。
(2)目前大型皮帶輸送機(jī)廣泛使用軟起動、軟制動裝置，這使得輸送機(jī)起動、制動的加速度緩慢而穩(wěn)定，起動時間的周期大大加長。如美國道奇(Dodge)公司的CST起動時的加速度最低可達(dá)0～0.05m/s，起動時間為15～600s且都可調(diào)，可以慢速空載運(yùn)行，起動的動張力大大減小。在現(xiàn)行的條件下，動張力為穩(wěn)定運(yùn)行時張力的1.4倍太高，可以降低為1.1～1.3，可取1.25。
由此可以得出輸送帶最低靜態(tài)安全系數(shù)可為：(1.0+1.25)/0.50=4.5，比原6.7的規(guī)定大大降低。
2、降低輸送帶安全系數(shù)的意義
近年對皮帶輸送機(jī)相關(guān)理論的研究取得了進(jìn)展，其主要部件的技術(shù)性能也明顯提高。如果仍采用傳統(tǒng)的靜態(tài)設(shè)計(jì)方法和選取較大的輸送帶安全系數(shù)(一般為10左右)，不僅使輸送帶自身的質(zhì)量龐大，增加了輸送機(jī)沿線的阻力，驅(qū)動、制動裝置、拉緊裝置的功率機(jī)架的強(qiáng)度和重量等也必須相應(yīng)的提高。而為了滿足輸送帶使用條件滾筒的直徑要增大，滾筒直徑的增加會使自身的重量和減速機(jī)的傳動比加大。這不僅會加大輸送機(jī)的初期投資，而且很可能將引發(fā)起動、制動過程中較大的輸送帶動應(yīng)力以及運(yùn)行過程的不穩(wěn)定，從而很容易使輸送帶接頭失效以及滾筒、托輥軸承等部件的損壞。因此輸送帶安全系數(shù)是輸送機(jī)設(shè)計(jì)時應(yīng)考慮的一項(xiàng)重要因素。
