長(zhǎng)距離水平轉(zhuǎn)彎皮帶機(jī)輸送機(jī)設(shè)計(jì)

陳日新 王騰輝 游文源

珀挺機(jī)械工業(yè)(廈門)有限公司

長(zhǎng)距離水平轉(zhuǎn)彎皮帶機(jī)輸送機(jī)設(shè)計(jì)

陳日新 王騰輝 游文源

珀挺機(jī)械工業(yè)(廈門)有限公司

隨著工業(yè)的發(fā)展，長(zhǎng)距離平面轉(zhuǎn)彎帶式輸送機(jī)的需求越來(lái)越多，它的應(yīng)用減少了帶式輸送機(jī)的轉(zhuǎn)接，達(dá)到了長(zhǎng)距離輸送目的，提高了產(chǎn)品的技術(shù)含量，具有顯著的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。水平轉(zhuǎn)彎輸送機(jī)的設(shè)計(jì)研究，對(duì)今后大型煤礦的采掘、物流集散地輸送、以及應(yīng)用帶式輸送機(jī)的各行各業(yè)，都將起到非常重要的作用。本文主要探討分析了長(zhǎng)距離水平轉(zhuǎn)彎皮帶機(jī)輸送機(jī)設(shè)計(jì)要點(diǎn)，以供參考。

帶式輸送機(jī);水平轉(zhuǎn)彎線路;多點(diǎn)驅(qū)動(dòng);轉(zhuǎn)彎段托輥組;復(fù)合拉緊裝置

1 長(zhǎng)距離水平轉(zhuǎn)彎帶式輸送機(jī)特點(diǎn)

水平轉(zhuǎn)彎帶式輸送機(jī)除了具有普通帶式輸送機(jī)的特點(diǎn)外，還具有很多自身的特點(diǎn)。當(dāng)帶式輸送機(jī)起終點(diǎn)不能直線連接的時(shí)候，就采用一種水平轉(zhuǎn)彎的帶式輸送機(jī)，繞過(guò)障礙物或不利地形，實(shí)現(xiàn)少設(shè)或不設(shè)中間轉(zhuǎn)載站的靈活運(yùn)行線路，從而減少設(shè)備的數(shù)量，避免物料的二次破碎，減少管理人員，使系統(tǒng)的供電和控制系統(tǒng)更為集中。中間轉(zhuǎn)載站的取消，解決了轉(zhuǎn)載站帶來(lái)的一系列問(wèn)題，如：取消了緩沖板、清掃器、導(dǎo)料槽等磨損件，無(wú)物料溢出或者堵塞的危險(xiǎn);減少粉塵和噪聲，有利于保護(hù)環(huán)境;取消了中間轉(zhuǎn)載的卸料高度，減少了不必要的能耗。這樣一方面有利于帶式輸送機(jī)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，另一方面還大大減小了環(huán)境的污染和噪音，這更符合現(xiàn)代工業(yè)對(duì)帶式輸送機(jī)提出的要求。例如在煤礦開采中，轉(zhuǎn)彎帶式輸送機(jī)可減少地下洞室、驅(qū)動(dòng)裝置等的投資，消除了因輸送機(jī)搭接而產(chǎn)生的物料提升等能量損耗。另外，在帶式輸送機(jī)結(jié)構(gòu)部件設(shè)計(jì)選擇方面，除了彎曲段的部分結(jié)構(gòu)件外，其他各個(gè)重要部件如頭部的驅(qū)動(dòng)裝置、中部或尾部的張緊裝置以及輸送帶等均可與普通帶式輸送機(jī)通用。隨著我國(guó)加強(qiáng)能源、港口、建材、礦產(chǎn)的建設(shè)，采用大型水平轉(zhuǎn)彎帶式輸送機(jī)勢(shì)在必行，這就是彎曲帶式輸送機(jī)興起和發(fā)展的原因。

2 長(zhǎng)距離水平轉(zhuǎn)彎皮帶機(jī)輸送機(jī)設(shè)計(jì)

2.1 長(zhǎng)距離帶式輸送機(jī)主要組成部分

長(zhǎng)距離帶式輸送機(jī)主要部件包括驅(qū)動(dòng)單元、聯(lián)軸器、傳動(dòng)滾筒組、改向滾筒組、托輥組、輸送帶、拉緊裝置、翻帶裝置、機(jī)械式清掃器及水清洗裝置、安全保護(hù)裝置、鋼結(jié)構(gòu)桁架、鋼結(jié)構(gòu)支腿、維修小車、維修小車停車房、安全防護(hù)欄、機(jī)罩等。

2.2 水平轉(zhuǎn)彎線路的布置

設(shè)計(jì)背景：從礦山至電廠，高度差約116米，水平距離約14220米，運(yùn)量4500t/h，輸送物料為原煤。

考慮到本案的地形及輸送距離，本著最大限度滿足總體設(shè)計(jì)的工藝性、設(shè)備使用的可靠性及設(shè)備的先進(jìn)性，決定采用水平轉(zhuǎn)彎的長(zhǎng)距離帶式輸送機(jī)。

2.3 驅(qū)動(dòng)方式的選擇

長(zhǎng)距離大型帶式輸送機(jī)驅(qū)動(dòng)電機(jī)容量大，設(shè)計(jì)上需要滿足帶式輸送機(jī)能負(fù)載啟動(dòng)和多機(jī)驅(qū)動(dòng)的特點(diǎn)，在滿足設(shè)備整體工藝的前提下，驅(qū)動(dòng)裝置應(yīng)具有較高的傳動(dòng)效率，良好的可控性。經(jīng)過(guò)多個(gè)方案比較分析，最終選擇前、后驅(qū)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)方式，本機(jī)采用6×1700kW頭部四驅(qū)(三用一備)和尾部?jī)沈?qū)(一用一備)。驅(qū)動(dòng)裝置由電動(dòng)機(jī)+變頻器+飛輪+減速器組成。此驅(qū)動(dòng)裝置具有如下功能：1)無(wú)級(jí)調(diào)速;2)慢速無(wú)載調(diào)試功能，可0.5m/s左右頻繁起動(dòng);3)使用系數(shù)大于電動(dòng)機(jī)功率的1.5倍并具有過(guò)載保護(hù)功能;4)具有良好的功率平衡功能(系數(shù)不低于0.97);5)軟停車功能(0.05～0.1m/s);6)能夠?qū)崿F(xiàn)空載或滿載無(wú)沖擊起動(dòng)(起動(dòng)加速度≤0.05m/s2)。驅(qū)動(dòng)單元主要由電動(dòng)機(jī)、飛輪、減速器、高速及低速軸聯(lián)軸器等組成。

2.4 拉緊裝置的選擇

為使帶式輸送機(jī)正常運(yùn)行，應(yīng)使膠帶具有足夠的張力，使膠帶與滾筒之間產(chǎn)生足夠的摩擦力，保證膠帶不打滑，并限制膠帶在各托輥間的垂度，帶式輸送機(jī)需配置有足夠大拉緊力的拉緊裝置。帶式輸送機(jī)通常配置的拉緊裝置有：垂直重錘拉緊、重錘車式拉緊、固定絞車?yán)o、液壓自動(dòng)拉緊等幾種拉緊形式。

本機(jī)選擇垂直重錘拉緊+絞車?yán)o的復(fù)合拉緊裝置，采用“拉緊小車+重力箱+塔架+絞車”的方式。該復(fù)合拉緊裝置利用了垂直重錘拉緊動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度快和絞車?yán)o行程長(zhǎng)的特點(diǎn)，重錘箱為主要執(zhí)行元件，實(shí)現(xiàn)帶式輸送機(jī)起動(dòng)和運(yùn)行時(shí)的動(dòng)態(tài)拉緊，絞車為輔助執(zhí)行元件，在垂直重錘拉緊行程將要用盡時(shí)啟動(dòng)絞車收繩，將重錘箱提升到一定高度以提供足夠的拉緊行程。為了防止拉緊行程過(guò)長(zhǎng)膠帶下垂，采用移動(dòng)式托帶小車在拉緊車前方托膠帶。

2.5 轉(zhuǎn)彎段托輥組的設(shè)計(jì)、安裝

水平轉(zhuǎn)彎帶式輸送機(jī)彎曲段輸送帶單元兩端的張力方向有一夾角，輸送帶單元的合力不平衡，將產(chǎn)生一個(gè)向心力。通過(guò)計(jì)算，利用可調(diào)托輥組讓膠帶獲得出力所需的足夠的張力，又要使膠帶中的物料平穩(wěn)輸送，最關(guān)鍵的是在空載起動(dòng)時(shí)不產(chǎn)生“飄帶”現(xiàn)象。為了合理地選擇結(jié)構(gòu)型式，借助了相應(yīng)的軟件程序?qū)︿摻Y(jié)構(gòu)件進(jìn)行了強(qiáng)度和剛度計(jì)算及穩(wěn)定性計(jì)算，最終確定轉(zhuǎn)彎半徑為2500m，設(shè)計(jì)制造了轉(zhuǎn)彎處托輥組、管式中間架及支腿，解決了平面轉(zhuǎn)彎膠帶在轉(zhuǎn)彎處產(chǎn)生張力造成膠帶向內(nèi)跑偏的問(wèn)題。

水平弧段承載槽形托輥組由三節(jié)托輥組成，槽角45°。托輥組靠近水平弧的弧心方向可抬高，最大可抬高11.5°，安裝時(shí)根據(jù)實(shí)際需要調(diào)整。水平弧段回程V形托輥組安裝在中間架下方，與水平成15°角。托輥組靠近水平弧的弧心方向可抬高，最大可抬高8°，安裝時(shí)根據(jù)實(shí)際需要調(diào)整。

結(jié)束語(yǔ)

平面轉(zhuǎn)彎帶式輸送機(jī)是根據(jù)力學(xué)平衡原理而設(shè)計(jì)的自然變向轉(zhuǎn)彎帶式輸送機(jī)，解決了帶式輸送機(jī)設(shè)計(jì)中經(jīng)常遇到在一條線路上，而不是在同一條直線上，需要增加中間轉(zhuǎn)載，從而影響經(jīng)濟(jì)效益、輸送效率及可靠性等關(guān)鍵問(wèn)題。水平轉(zhuǎn)彎取消了緩沖器、清掃器、導(dǎo)料槽等磨損件;無(wú)物料溢出或堵塞的危險(xiǎn);減少粉塵飛揚(yáng)和噪聲，使系統(tǒng)供電及控制系統(tǒng)更集中;有利于保護(hù)環(huán)境;取消了中間轉(zhuǎn)載卸料高度，減少了不必要的能耗。平面轉(zhuǎn)彎帶式輸送機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于維護(hù)，適應(yīng)于轉(zhuǎn)彎巷道，減少轉(zhuǎn)載點(diǎn)，提高了安全系數(shù)，是一種比較適合井下實(shí)際情況的新型、高效煤礦輸送設(shè)備，具有廣闊的發(fā)展前景。

[1]丁兆倫.鄭建明大功率強(qiáng)力帶式輸送機(jī)設(shè)計(jì)與研制.西安理工大學(xué)[D]，2007，2-5.

[2]戰(zhàn)悅暉.宋偉剛平面轉(zhuǎn)彎帶式輸送機(jī)變坡轉(zhuǎn)彎理論的研究[D].東北大學(xué)，2006，13-49.