大傾角上運帶式輸送機及其關鍵技術

郭正達

（山西孝義 西山德順煤業公司，山西 孝義 032300）

目前大傾角上運帶式輸送機有：國外主要采用壓帶式、隔板式、管狀式輸送機[1-3]，它對輸送帶和清掃器的性能要求較高，生產和維修周期也長；國內主要采用深槽角式輸送機，它對輸送帶和清掃器要求不高。現時存在的主要問題是：采用電軟啟動和調速型液力偶合器軟啟動、拉緊采用重錘和絞車，很難實現動態響應和控制。針對以上問題，我們研發了變頻調速裝置軟啟動和自動液壓拉緊[7]技術，實現了皮帶機的動態響應和控制。

1 大傾角上運帶式輸送機的技術參數

根據山西孝義德順東冀上倉的實際情況，主要技術參數如下：運輸物料，原煤；物料最大粒度300mm；輸送量Q=900 t/h；輸送帶運行速度：v=2.5 m/s；傾角β=0～25°；輸送帶帶寬B=1 200 m；輸送斜長L=550 m；提升高度H=120 m；供電電壓660/1 140 V、127 V；輸送帶ST/S1600。

2 大傾角上運帶式輸送機的方案確定

針對東冀上倉輸送機的實際情況，按經濟合理、安全可靠原則，經多種方案分析后確定圖1方案。整機布置采用機頭獨立卸載+機頭雙滾筒、雙驅動+尾部拉緊的形式；為防止滾料采用25～60°深槽形托輥組，并在適當位置安裝擋煤裝置，防止大煤塊下滾。帶式輸送機的輔助部分：集控和保護、軟啟動裝置。

3 大傾角上運帶式輸送機的設計選型

3.1 設計計算

圖1 帶式輸送機整機布置方案

依據MT467-1996[4]，選取帶式輸送機的最惡劣工況(滿載運行工況)計算。輸送帶運行的總阻力應與傳動滾筒的圓周力相等。圓周力F=FH+FN+Fst+Fs=164553N。其中：FH為主要阻力；FN為附加阻力；Fst為傾斜阻力；Fs為特種阻力。逐點張力計算見圖2。

圖2 輸送帶纏繞簡圖

功率配比1：1；摩擦系數μ=0.3；傳動滾筒圍包角ω＝200；動載荷系數Ka＝1.4；最小張力出現位置判斷：機頭第二驅動后 (S2min)。各特征點張力：S2=62 275 N；S3=62 275 N；S4=64 766 N；S5=35 420 N；S6=36 837 N；S7=223189 N；S8=232 117 N；S9=232 117 N；S10=241 402 N；S1=62285N。

打滑驗算：經驗算S2滿足傳動滾筒傳遞圓周力所需的最小張力，保證輸送帶不打滑。校核：經校核該機的帶速、帶寬、帶強、運量，均滿足設計要求。

3.2 選型計算

1）傳動滾筒的選型計算。按彎曲應力計算傳動滾筒直徑D=700 mm；按面比壓計算傳動滾筒直徑D=805 mm；據此，選取傳動滾筒直徑D=1000mm。傳動滾筒扭矩：61700N/m；傳動滾筒最大合力：412517N。

2）驅動裝置的選型計算。

電動機的選型計算：傳動滾筒軸功率P1＝10-3FV＝412 kW；電動機功率P=KdP/=609 kW；選用2×315 kW，轉速1480r/min，電動機型號YBBP-355L2-4。

減速器的選型計算：減速器速比i=78.5×D÷V＝31.4；取減速器速比i=31.5，減速器型號M3PSF80+2FAN。

聯軸器的選型計算：高速聯軸器公稱扭矩Tg≥9 550×P÷1 480×2＝4 065 N，型號6100T10；低速聯軸器公稱扭矩 Td≥9 550×P÷1 480×i×1.6＝102 443 N，型號6180T10。

3）制動器和逆止器的選型計算。制動力FBA≥1.5(FSTmax-FHmin)=201491N；制動器型號KPZ-1200/89。

逆止力矩ML=FBA×D÷2＝105 000 Nm；逆止器型號DSN090。

4）拉緊裝置的選型計算。拉緊力Fsp=S5+S6=72257N；拉緊行程L=4.9 m；自動液壓拉緊裝置型號ZYJ-320/11.5D。

4 關鍵技術

1）防止物料滾動的措施。目前大傾角帶式輸送機有四種：①壓帶式輸送機（圖3）的原理是利用氣囊充氣帶動壓輥對覆蓋帶形成壓力，增加物料的受力和受力面積，達到防止物料滾動的目的，其結構成本高，對物料平均粒度要求嚴。②管狀式輸送機（圖4）的原理是利用正多邊形托輥組，使輸送帶形成封閉的圓管狀，達到輸送物料目的，制造維護簡單，但輸送帶的成本高。③隔板式輸送機（圖5）的原理是利用隔板形成封閉的小煤倉，防止物料滾動、提高起動加速度；由于輸送帶上有格板，需特制的回空托輥，使得輸送帶結構復雜、制造維護的成本高。④深槽角式輸送機（圖6）的原理是利用深槽形成的托輥經輸送帶對物料產生夾持力，達到輸送物料目的，它的結構簡單、使用維護方便。經分析對比，煤礦井下采用深槽角式輸送機優點較多，可用普通膠帶實現大傾角運輸，并能滿足中間多點裝卸要求，傳動、清掃、防跑偏較簡單，制造方便、維護簡單，成本也低。

圖3 壓帶式輸送機

圖4 管狀式輸送機

圖5 隔板式輸送機

圖6 深槽角式輸送機

圖7 跨步式頭部漏斗結構

2）變頻調速裝置[5]的主要特點：優越的軟起動、軟停止特性；平穩的重載起動；電機的功率平衡；其它優越的性能和保護功能。例如：①變頻器自身具備的過流、過載、過壓、欠壓、短路、過熱等保護；并有故障記憶功能，能保留最近10次故障的功能號碼和最后一次故障的參數；因其有平滑的起動性能，可取消系統中的液力偶合器，采用電機與減速器直接聯接。②可運行在低速驗帶檢修狀態下。③平滑的啟動性能大大降低了啟動沖擊對膠帶運輸機械系統的影響，延長了膠帶卡、托輥、滾筒的使用壽命，減少了維護工時的投入；膠帶可降低一個強度標號等級，并且最大限度地避免斷帶事故的發生。④啟動電流小。⑤具有遠方操作及多機同步啟動功能。

3）自動液壓拉緊裝置[6]的主要特點：①拉緊力調節范圍寬。②高速的動態響應性能。③保護功能齊備。④實現無人值守。⑤節能、降耗。⑥結構緊湊、安裝空間小。

4）帶式輸送機物料的裝卸[7]。東冀上倉帶式輸送機采用尾部多點裝料和頭部卸料的方式，因其頭部空間和卸料的特殊要求，頭部漏斗設計是本次研發設計的一個重點。見圖7，漏斗的中間有一個翻板，可通過拉桿拉轉翻板來關閉其中一個溜槽，通常情況下原煤主要通過跨步溜槽進入主井煤倉，當主井煤倉滿后，拉轉翻板關閉跨步溜槽同時打開直通溜槽，使煤流入可逆配倉帶式輸送機。

5 結束語

大傾角上運帶式輸送機研制成功后，曾在山西孝義西山德順煤業公司進行了井下試驗，證實了該設備運行穩定、使用效果良好。

[1]北京起重機械研究所.DTⅡ型固定帶式輸送機設計選用手冊[M].北京:治金工業出版社，1995.

[2]宋偉剛.通用帶式輸送機設計[M].北京:機械工業出版社,2006.

[3]宋偉剛.特種帶式輸送機設計[M].北京:機械工業出版社,2007.

[4]中華人民共和國煤炭部.中華人民共和國煤炭行業標準.MT/T467-1996煤礦用帶式輸送機設計計算[S].北京：煤炭工業出版社，2010.

[5]中華人民共和國煤炭部.中華人民共和國煤炭行業標準.MT/T1099-2009礦用變頻調速裝置[S].北京：煤炭工業出版社，2010.

[6]程俊萍.自動液壓拉緊裝置的研究開發[J].機械工程與自動化，2011(5)：90-92.

[7]北京起重機械運輸研究所,武漢豐凡科技開發有限責任公司.DTⅡ(A)型帶式輸送機設計手冊[M].北京:治金工業出版社,2003.