皮帶運輸機無動力縱向變坡裝置

田偉

摘要：為了煤炭運輸通暢，杜絕皮帶在下凹巷道中出現飄帶現象，研發皮帶縱向無動力變坡裝置。該裝置能夠減少皮帶搭接，減少皮帶設備投入，在運輸系統中可推廣使用。

關鍵詞：皮帶縱向無動力變坡裝置皮帶運輸皮帶搭接

0 引言

在礦山巷道掘進過程中因地質條件的原因，在巷道中部出現下凹地段，影響煤炭運輸。在此安設的皮帶會因為皮帶自身的張力在下凹段隆起出現飄帶和皮帶跑偏的現象。為解決此問題，研發了無動力縱向變坡裝置。

1 研究過程

地質測繪得巷道下凹地段數據，此處凹段下坡為8°，上坡為6°。經過實地測量上、下坡段分別為40米、30米，中間有10米較平的巷道。

1.1 變坡裝置的結構設計

該裝置使用兩個滾筒上皮帶從上滾筒上部穿過轉180°繞過下滾筒從下滾筒穿出。這樣設計可將皮帶壓低改變皮帶的出帶角度。

1.2 拐彎裝置安裝位置的設計

該裝置在下凹點的安裝位置，受巷道坡度，皮帶安裝高度的限制。

1.2.1 安裝在上坡和下坡皮帶的理論交線上

安裝在該位置可以最大限度地防止裝置前后端的皮帶飄帶，但這樣安裝會導致上層皮帶過高，不能保證上層皮帶與巷道頂部1米間距的要求。

1.2.2 安裝在下坡拐點與理論交線之間

安裝處離拐點越近上層皮帶距離巷道頂部越遠，越能保證上層皮帶對煤炭的運輸。所以在保證裝置后部的上坡皮帶不飄帶的前提下盡量安裝在離下坡的拐點較近的地方。

1.2.3 皮帶機皮帶張力的計算

通過對200kw皮帶機的構造進行研究，繪制出200kw皮帶機的皮帶纏繞示意圖，采用分段計算的方法對皮帶的受力情況進行分析，之后對所需段的阻力相加得出所求點出的皮帶張力。200kw皮帶機的皮帶纏繞示意圖如圖一所示。

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v=3.15m/s

A=400/3.6kg/s 每秒皮帶運輸量

q——每米長的膠帶上的載重量kg/m

q=A/3.6v

α1=π/180 皮帶傾角

ω=0.04 槽形托輥阻力系數，見附錄表2。

L1_2=480m 1-2段皮帶長度

qg=Gg/lg

W1_2=(q+qd+qg )·L1_2·ω·cos(α1)+(q+qd)·L1_2·ω·sin(α1)

∴1-2段阻力 W1_2=773.805 kg

L2_3=30m 2-3段皮帶長度

α2=π·6/180 皮帶傾角

W2_3=(q+qd+qg)·L2_3·ω·cos(α2)+(q+qd)·L2_3·ω·sin(α2)

∴2-3段阻力 W2_3=50.364 kg

L6_7=30m 2-3段皮帶長度

α3=π·（-8）/180 皮帶傾角

W6_7=(q+qd+qg )·L6_7·ω·cos(α3)+(q+qd)·L6_7·ω·sin(α3)

∴6-7段阻力 W2_3=43.844kg

L7_24=450m 7_24段皮帶長度

α4=π·（-1）/180 皮帶傾角

W7_24=(q+qd+qg )·L7_24·ω·cos(α4)+(q+qd)·L7_24·ω·sin(α4)

∴7-24段阻力 W7_24=711.872kg

ξ=0.035 平行托輥阻力系數

α5=π·（-1）/180 皮帶傾角

Fg=17kg 托輥自重lg=1.2m 托輥間距 見附錄表1

qf=Fg/lg

L25_8=450m 25-8段皮帶長度

W25_8=(qd+qf )·L25_8·ξ·cos(α5)+qd·L25_8·ξ·sin(α5)

∴L25_8 段阻力 W25_8=412.156kg

L8_9=30m8-9段皮帶長度

W8_9=(qd+qf )·L25_8·ξ·cos(α3)+qd·L25_8·ξ·sin(α3)

∴L8_9 段阻力 W8_9=27.477kg

ξ=0.035 平行托輥阻力系數

L9_10=30m 9-10段皮帶長度

α6=-α2=π·（-6）/180 皮帶傾角

W9_10=(qd+qf )·L9_10·ξ·cos(α6)+qd·L9_10·ξ·sin(α6)

∴L9_10 段阻力 W9_10=27.477kg

ξ=0.035 平行托輥阻力系數

L10_11=450m10-11段皮帶長度

α7=-α1=π·（-1）/180 皮帶傾角

W10_11=(qd+qf )·L10_11·ξ·cos(α7)+qd·L10_11·ξ·sin(α7)

∴L10_11 段阻力 W10_11=430.474kg

ξ=0.035 平行托輥阻力系數

L18_19=3.4m18-19段皮帶長度

α7=-α1=π·（-1）/180皮帶傾角

W18_19=(qd+qf)·L18_19·ξ·cos(α7)+qd·L18_19·ξ·sin(α7)

∴L18_19 段阻力 W18_19=3.065kg

η=0.04 托輥阻力系數見附錄表2

∴W11-18=W18-19·eη·2π W11-18=3.941kg

W24_25=(W11_18+W10_11+W9_10+W8_9+W25_

8)·eη·π

∴W24-25=1.044×103

S6=W24_25+W7_24+W6_7

∴S6=1.778×103

S3=S6·eηπ·420/180

S9=W11_18+W10_11+W9_10

∴S3=2.384×103

∴S9=461.892×103

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經力合成S9合=110kg

力偶合成M=0.8·1788·10+0.61·2384·10

M=2.877×104N·m

使前段膠帶不上飄的最小曲率半徑R1=S3·10/(qb·10)

R1=202.014m

使后段膠帶不上飄的最小曲率半徑R2=S6·10/(qb·10)

R2=150.674m

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經計算當該裝置安裝在下坡段的拐點處時能使上層皮帶離頂最遠，同時滿足前段和后段皮帶都不飄帶。

2 創新點

減少工作面準備時間；加工簡單；保證運輸安全；解決巷道上下坡拐點的運輸問題。

3 推廣應用前景及社會經濟效益

該裝置可廣泛應用于凹凸坡度較大的巷道皮帶運輸系統。該裝置可以減少一部皮帶的安裝，節約資金約30萬元，減少因皮帶機拆裝所需的時間約10h折合原煤約2500噸，可創造間接經濟價值約600×2500=1500000 約150萬元?？蓜撛熘苯咏洕鷥r值30萬，間接經濟價值150萬元，共創造經濟價值：30+150=180萬元。

參考文獻：

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