大傾角帶式輸送機(jī)的設(shè)計(jì)分析

馬 偉

（汾西礦業(yè)曙光煤礦， 山西 孝義 033000）

引言

大傾角帶式輸送機(jī)由于輸送傾角偏大，所以被廣泛用到化工、冶金、煤炭、港口、礦山等運(yùn)輸領(lǐng)域，它的關(guān)鍵技術(shù)是斷電制動(dòng)、平衡功率、防止?jié)L料等。常見的塊狀、散狀、顆粒狀物料在DTII與TD75型帶式輸送機(jī)進(jìn)行輸送時(shí)，傾角必須在20°以內(nèi)。如果井下與井口傾角在20°～28°間，長(zhǎng)度大于300 m，將帶式輸送機(jī)應(yīng)用到其中能大幅度提高井下運(yùn)輸，從客戶的角度來看不僅實(shí)惠，而且便利。因此，在實(shí)際工作中，必須結(jié)合實(shí)情不斷優(yōu)化帶式輸送機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置。

1 大傾角帶式輸送機(jī)主要部件的設(shè)計(jì)分析

1.1 電動(dòng)機(jī)功率的確定

深槽型與花紋帶式輸送機(jī)運(yùn)行期間必須克服運(yùn)行阻力，具體包含附加、特種與傾斜阻力。帶式輸送機(jī)驅(qū)動(dòng)滾筒圓周力是上述幾種阻力的和，結(jié)合圓周力就能確定電動(dòng)機(jī)功率。

1.2 可控啟動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)

帶式輸送機(jī)可控啟動(dòng)的常見形式是鼠籠式機(jī)械調(diào)速，它能在負(fù)載的狀態(tài)下達(dá)到減速停車與可控啟動(dòng)的要求，機(jī)械調(diào)速包含CST可控啟動(dòng)傳輸與調(diào)速型液力耦合器。液力耦合器的優(yōu)勢(shì)是能支配一定程度的軟啟動(dòng)；能空載啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)，減少電網(wǎng)負(fù)荷與機(jī)械沖擊；有著良好的過載保護(hù)功能；額定負(fù)載下有著很好的傳動(dòng)效率；性價(jià)比高，價(jià)格便宜。它的缺點(diǎn)是能耗大，工作中會(huì)出現(xiàn)很多熱量，很難滿足降耗節(jié)能的要求。

GST可控啟動(dòng)裝置的特征是：符合電動(dòng)機(jī)空載啟動(dòng)要求，整個(gè)輸送帶啟動(dòng)平滑，速度從零開始上升，連續(xù)的加速度，滿足軟啟動(dòng)無沖擊的要求；符合輸送帶低速運(yùn)行，并且能任意加減輸送帶速度；能迅速響應(yīng)控制系統(tǒng)；冷卻系統(tǒng)符合頻繁啟動(dòng)要求；有著靈敏的過載保護(hù)。

在帶式輸送機(jī)可控啟動(dòng)選型設(shè)計(jì)中，必須結(jié)合煤礦生產(chǎn)規(guī)模、技術(shù)狀況、經(jīng)濟(jì)承受力選擇調(diào)速型液力耦合器或者CST可控啟動(dòng)傳輸。從國(guó)家的政策要求與先進(jìn)技術(shù)考慮，會(huì)選擇CST可控啟動(dòng)傳輸，其規(guī)格會(huì)結(jié)合計(jì)算功率選取CST系列產(chǎn)品[1]。

1.3 輸送帶設(shè)計(jì)

輸送帶作為帶式輸送機(jī)的關(guān)鍵部分，針對(duì)大傾角輸送機(jī)，通常會(huì)結(jié)合張力進(jìn)行計(jì)算，選擇鋼絲繩芯輸送帶；針對(duì)較小輸送量的輸送機(jī)，PVG與PVC織物輸送帶也符合工作要求。和鋼絲芯輸送帶相比，織物整芯輸送帶更加輕便，黏接工藝簡(jiǎn)單易操作。事實(shí)上鋼絲繩芯的輸送帶面對(duì)制造工藝的要求更為復(fù)雜，整個(gè)鋼絲繩外觀邊膠必須一致，張力一致，內(nèi)部輸送帶不能有明顯的波浪問題，反之輸送帶運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)就會(huì)跑偏，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)損壞架子、托輥、滾筒等相關(guān)部件，造成不可預(yù)估的損失[2]。

1.4 滾筒卸載與傳動(dòng)設(shè)計(jì)

為了避免輸送帶和滾筒不必要的打滑情況，盡量使用較大的包膠，利用人字包膠改善摩擦系數(shù)與質(zhì)量，借助脹套等形式達(dá)到連接目的，以此減小安裝要求，調(diào)整軸向定位，方便拆裝，這樣即使?jié)L筒損壞也能再次利用[3]。

一般情況下，帶式輸送機(jī)的前端裝設(shè)卸載滾筒，發(fā)揮揚(yáng)煤卸載作用。整體運(yùn)轉(zhuǎn)期間，這類滾筒受力非常好，受輸送帶空載與空載合力等因素影響，承載段也會(huì)反噬滾筒。在這期間，空載段不只是驅(qū)入部分，同時(shí)也是松緊區(qū)域，會(huì)對(duì)滾筒發(fā)揮作用，利用筒皮作用于軸上。針對(duì)卸載滾筒、傳動(dòng)滾筒設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)強(qiáng)度的安全系數(shù)必須超過2，同時(shí)加工工藝要以質(zhì)量要求出發(fā)。為了保障軸肩筒皮、過渡圓角、接盤焊縫質(zhì)量，每個(gè)環(huán)節(jié)每個(gè)工序都必須嚴(yán)格把關(guān)，不得出現(xiàn)集中應(yīng)力的情況。

1.5 逆止器設(shè)計(jì)

因?yàn)閮A角超過20°，所以在設(shè)計(jì)期間必須選用恰當(dāng)?shù)哪嬷蛊鳎话闱闆r下閘瓦制動(dòng)器、滾柱逆止器對(duì)大傾角輸送機(jī)的保險(xiǎn)系數(shù)、逆止力矩的要求較少，整合各類輸送機(jī)運(yùn)行狀態(tài)，使用雙重逆止裝置，也就是在減速器一端使用YWZ型液壓推桿制動(dòng)，將非接觸或者接觸式逆止器安置在另一端減速器高速軸上，配合效果好[4]。

1.6 托輥設(shè)計(jì)

針對(duì)承載托輥，因?yàn)檩斔蜋C(jī)傾角相對(duì)較大，在輸送散狀物料時(shí)，最好將兩邊托輥槽角設(shè)計(jì)為60°，使用單排4輥或者雙排4輥，并且4個(gè)滾子互相錯(cuò)開[5]。下托輥屬于非承載托輥，因?yàn)殇摻z繩芯的輸送帶有著很大的自重，所以下托輥不能按照常規(guī)方式考慮，此時(shí)會(huì)將它變成2輥式V字形，這樣才符合鋼絲繩芯輸送要求。

1.7 擋煤裝置設(shè)計(jì)

傾角較大傾角的輸送機(jī)，若運(yùn)輸物料有很多顆粒，例如大塊煤，很可能運(yùn)行期間出現(xiàn)反向滾落，影響惡劣，甚至帶來機(jī)械故障與人員受創(chuàng)。針對(duì)這種情況，設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮擋煤裝置與分布。這種裝置物料可以沿著輸送帶通過，逆行會(huì)受阻，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)易、操作方便是它的顯著特征。

1.8 張緊裝置設(shè)計(jì)

之所以輸送帶能順利傳輸物料，就是利用驅(qū)動(dòng)滾筒與輸送帶摩擦達(dá)到的，所以安裝好整機(jī)后，要確保輸送帶張緊。車式拉緊需要借助固定繩輪組，耗力耗時(shí)，而垂直拉緊要有一定的下垂空間，但井下煤礦存在諸多阻礙。針對(duì)此類情況，張緊小車的設(shè)計(jì)能化解該問題，只需鋪設(shè)15 kg/m的軌道[6]。焊接時(shí)，車身通常會(huì)采用結(jié)構(gòu)式焊接，車輪借助可逆配置的方式工作，也可以在車身安裝滑輪，借助JH對(duì)張緊小車實(shí)施張緊，或者車身部分安置錘塊，此時(shí)張緊小車也屬于機(jī)尾。

2 驅(qū)動(dòng)部分的分析

驅(qū)動(dòng)部分是整個(gè)帶式輸送機(jī)的核心部分，對(duì)長(zhǎng)距離、大傾角、功率大的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)而言，其問題關(guān)鍵在于怎樣延長(zhǎng)啟動(dòng)時(shí)間，控制啟動(dòng)的加速度，而非直接起動(dòng)。通過協(xié)調(diào)液力耦合器，充分利用泵輪使機(jī)械成為工作動(dòng)力，利用渦輪把它變成機(jī)械能，實(shí)現(xiàn)輸出、輸入時(shí)的功率與矩陣轉(zhuǎn)換。可控起動(dòng)中的傳輸設(shè)備主要針對(duì)的是大型帶式輸送機(jī)調(diào)速器、減速器以及離合器，使用這兩類驅(qū)動(dòng)裝置能順利完成帶式輸送機(jī)軟啟動(dòng)功能，不僅能改善起動(dòng)性能，還能達(dá)到過載保護(hù)，延長(zhǎng)電機(jī)、輸送機(jī)使用時(shí)間。

3 結(jié)語(yǔ)

大傾角帶式輸送機(jī)是煤礦開采與運(yùn)輸?shù)暮诵脑O(shè)備，需要設(shè)計(jì)人員結(jié)合煤礦工作環(huán)境，充分利用現(xiàn)代技術(shù)，優(yōu)化其驅(qū)動(dòng)裝置設(shè)計(jì)方案。事實(shí)上，選用恰當(dāng)型號(hào)的驅(qū)動(dòng)裝置，不僅能減小輸送帶強(qiáng)度等級(jí)，減少整體成本，還能提高工作效率與質(zhì)量。選用液力耦合器能實(shí)現(xiàn)多臺(tái)驅(qū)動(dòng)平衡工作，提高輸送機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)與啟動(dòng)性能。因此，在實(shí)踐工作中，必須做好制動(dòng)、輸送帶、驅(qū)動(dòng)的設(shè)計(jì)工作，從源頭上保障工作效率。