煤礦帶式輸送機系統分析與設計

于濤，溫龍，張海燕

(山東科技大學 機械電子工程學院，山東 青島 266590)

煤礦帶式輸送機系統分析與設計

于濤，溫龍，張海燕

(山東科技大學 機械電子工程學院，山東 青島 266590)

針對DTII型帶式輸送機的選型標準，分析大傾角上運帶式輸送機選擇部件的計算過程，對整個部件選型流程做出了詳細論述。結合并從查閱相關資料入手，對輸送機各個部件如皮帶、滾筒、電動機等進行了設計計算與分析選擇，組合裝配成應用于指定環境條件下的帶式輸送機。綜合考慮各種運輸條件與工程要求整合出合理的選型方案，為大傾角長運距皮帶機在井下工作提供理論支持，并為后續施工與控制設計打下基礎。

帶式輸送機；上運；大傾角；運輸條件

0 引言

帶式輸送機在煤礦中是一種常見實用的運輸設備，其依靠著良好的穩定性，高自動化程度，較強的輸送能力等特點，廣泛應用于不同行業中。隨著在煤礦設備中機械程度的提高，帶式輸送機在采礦運輸中應用也逐漸增多，同時設備也要適應更多不同環境條件與運輸要求下的工作。輸送帶、托輥、滾筒、制動器、張緊裝置、減速器、電動機等是通用帶式輸送機的主要部件。根據特定的設計要求和問題，需要進行詳細的設計計算選型，從而使輸送機高效穩定的工作。

1 帶式輸送機的基本情況與參數

根據逐鹿煤礦原始資料及主要參數如表1所示。

表1 逐鹿礦大傾角上運帶式輸送機原始資料

井下優先選擇整機定型帶式輸送機，根據井下使用條件和上運傾角，由于傾角是25°，在22°～28°之間，使用深槽托輥人字花紋輸送帶。機身為鋼架固定式。煤礦井下必須選擇阻燃輸送帶，選用橡膠貼面 。選用鋼絲繩帶參數如表2所示。

表2 所選輸送帶參數表

2 線路的初步設計

根據輸送機工作環境及工作參數,確定輸送機布置形式如圖1所示，輸送機驅動裝置如圖2所示。

圖1 輸送機布置圖

1—電動機；2—柱銷聯軸器；3—液粘可控軟起動裝置；4—制動器；5—帶逆止器的減速器；6—傳動滾筒；7—驅動架圖2 驅動裝置示意圖

3 帶式輸送機初步設計計算

1) 對于帶速與帶寬的選擇：滿足設計能力的帶寬B1

表3 物料斷面系數

表4 物料斷面系數

滿足塊度條件的帶寬B2對于未篩分過的物料：

B2≥2αmax+200=2×200+200=600mm

式中：αmax——物料平均塊度的長尺寸，mm。

綜合考慮Bmax={1000B1，B2}={576，600}=600mm

參考上式結果，考慮在大傾角運輸距離遠的情況下，為了避免皮帶的跑偏與撒料，故選取800mm的帶寬較為合適。

2) 滾筒作為帶式輸送機的重要組成部分，按照結構與功能不同分為傳動滾筒、改向滾筒等。其直徑應根據輸送帶的帶芯層數來決定。傳動滾筒直徑大小的關鍵在于限制輸送帶繞過傳動滾筒所產生的彎曲應力程度：

D0≥150d=150×6=900mm

基于上述設計，得到了CMV4000校正前后的圖像，如圖8，9所示。圖8（a）是校正前的圖像，有比較明顯的豎狀條紋，圖8（b）是校正后的圖像，豎狀條紋消失。圖8（c），（d）為校正前后圖像像元像素值的三維圖，從中可見，經過校正之后，圖像像素值趨向均勻，豎狀條紋得到了較好的消除。圖8與圖9為CMV4000分別在暗場和亮場的校正結果，從中可見，本文的校正方法在亮場與暗場均具有較好的適應性，能夠滿足實際應用需要。

式中，D0——傳動滾筒直徑；mmd——鋼絲繩直徑，mm。

考慮到花紋在繞過滾筒的變形量，取傳動滾筒直徑取D1=1000mm，表面菱形包膠。為補償輸送帶因彎曲疲勞造成的破壞，滾筒的直徑取值應該相應增大。綜合其他因素考慮傳動滾筒直徑選擇為1000mm。尾部改向滾筒直徑一般比傳動滾筒直徑小一級，具體可取：D1=0.8D0=800mm。

3) 電動機數量與配比的選擇

輸送機的總牽引力：

F1=S12-S1+0.03×(S12+S1)=194301-78138+0.03×(194301+78138)=118163N

電動機功率:

其中S1，S12為輸送帶帶首端與末端的摩擦力；K——電動機功率備用系數，取K=1.2；η——傳動系統的工作效率。

選擇電動機功率與數量應符合額定總功率Pe≥P；考慮到臺數和單電動機功率符合各驅動滾筒牽引力配比；盡可能用同一型號電動機，以減少備用臺數；多滾筒驅動牽引力的配比；

本機設計時考慮采用雙滾筒驅動，在確定名義配比時考慮如下因素：1) 各驅動滾筒的摩擦驅動能力；2) 電動機功率與數量的分配；3) 配比是整數以便于分配電動機，充分利用其摩擦驅動能力；4) 輸送帶張力；

根據牽引力配比關系可確定電動機數量為1臺，單臺功率為280kW。選擇Y355M-4三相異步電動機。

表5 電動機主要技術參數

4) 減速器的選型

根據輸送帶速度、傳動滾筒直徑以及電動機轉速計算出減速器的傳動比為：

初選DCY450-25型減速器，其標準傳動比為16，名義中心距為450mm，輸入輸出1500/60，公稱輸入功率650kW。

5) 拉緊裝置的選擇

對于拉緊力的計算拉緊裝置設于設備中段改向滾筒處，拉緊力為此滾筒上的兩段輸送帶即圖示第六段與第七段摩擦力之和，故拉緊力大小為：

PH=S6+S7=81548+84810=166358N

參考輸送機布置圖，拉緊裝置位置在中間改向滾筒處，計算拉緊行程的公式如下：

ΔL=KL+(1～2)B=0.002×755+(1～2)×0.8=3.11m

式中：ΔL——拉緊行程，m；L——輸送帶長度；B——帶寬，m；K——伸長系數，鋼芯帶取0.002。

本機具有輸送距離長，輸送角度大，礦井下工作并且屬于上運機，考慮安全性等各方面問題，選用液壓自動拉緊裝置，主參數為：型號YZL2-80/15，拉緊力為166358N，拉緊行程為4m。

4 設計總結

經過計算與選型最終選取以下材料及參數：輸送帶型號ST2000，帶寬800mm，線質量25.44kg/m2，靜力安全系數為9.8；驅動滾動直徑為1000mm，拉緊滾筒與其他改向滾筒直徑為800mm；選用電動機型號為YBM355-4(280 kW)，功率配比為1∶1；軟啟動裝置型號為YNRQD250/1500一臺；減速器型號為DCY-450，傳動比為25；制動系統型號為YWZ5-500，制出力矩2000～3600kN·m；液壓拉緊裝置YZL2-80/15，拉緊力166358N，拉緊行程為4m。

通過對帶式輸送機原始數據的分析，結合所給出的特定環境，確定出輸送機的布置與驅動形式，從而確定后面選型計算的思路與形式。詳細計算對其機械設備與部件的選擇作出了參考，同時根據計算初步得到的設計結果可以為后續的施工與控制部分的設計打下基礎。

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Analysis and Design of Belt Conveyer System in Zhulu Coal Mine

YU Tao,WEN Long,ZHANG Hai-yan

(College of Mechanical and Electronic Engineering, Shandong University of Science and Technology, Qingdao 266590, China)

According to the criteria for selection of DTII belt conveyer,this paper analyses the calculating process of the belt conveyor of long-distance and big inclination and discusses the selection process of pars in detail.By consulting the relevant data,the design parameters of the each part of the conveyor is calculated and selected.Ultimately these parts are assembled on the belt conveyer according to given working environment.Taking every transport requirements and engineering applications into consideration,it offers its selection scheme and the theory support of its work procedure.It also lays the foundation of latter construction and control design.

belt conveyor;upward transport;big inclination;transportation conditions

于濤(1972-)，男，山東泰安人，副教授，博士，主要從事工程機械的設計和現代設計方法的研究。

TH12;TP273

B

1671-5276(2014)02-0051-02

2013-03-07