鄂莊煤礦雙向帶式輸送機(jī)的改進(jìn)與應(yīng)用

王笑 朱文秀 陳歡

摘 要：在礦井生產(chǎn)系統(tǒng)中，不可避免地涉及到矸石的排放問(wèn)題，但排矸場(chǎng)地一般離工業(yè)場(chǎng)地較遠(yuǎn)且地勢(shì)復(fù)雜，這時(shí)可以利用雙向帶式輸送機(jī)下帶面將地面洗選矸石運(yùn)往井下與掘進(jìn)矸石一起，通過(guò)新掘巷道直接運(yùn)往排矸場(chǎng)地，既節(jié)約了地面用地，又實(shí)現(xiàn)了排矸系統(tǒng)的機(jī)械化。本次結(jié)合鄂莊煤礦的帶式輸送機(jī)設(shè)計(jì)實(shí)例，介紹了雙向帶式輸送機(jī)的選型設(shè)計(jì)，確定了電機(jī)功率及逆止器、制動(dòng)器的選型方式，并根據(jù)雙向運(yùn)輸帶式輸送機(jī)易跑偏的特點(diǎn)，改進(jìn)了糾偏形式，該機(jī)投產(chǎn)運(yùn)行后，輸送帶運(yùn)行平穩(wěn)，達(dá)到了預(yù)期的設(shè)計(jì)效果。

關(guān)鍵詞：雙向帶式輸送機(jī) 設(shè)計(jì)選型 吊掛式 糾偏裝置

中圖分類(lèi)號(hào)：TD52 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2018）02（a）-0094-03

帶式輸送機(jī)具有連續(xù)運(yùn)輸、生產(chǎn)效率高、運(yùn)行阻力小、耗電量低等優(yōu)點(diǎn)，如今已被各煤礦廣泛應(yīng)用。但隨著采煤機(jī)械化程度和機(jī)械化水平的不斷提高，采煤工作面推進(jìn)速度加快，如果在掘進(jìn)過(guò)程中僅能滿(mǎn)足上皮帶運(yùn)送煤炭或矸石，下皮帶回空，效率將大大降低。

很多煤礦在未使用雙向帶式輸送機(jī)前，多采用巷道中一邊鋪設(shè)帶式輸送機(jī)另一邊鋪設(shè)軌道，但因巷道斷面限制，軌道僅能鋪設(shè)單道，使礦車(chē)單向運(yùn)行，靈活性差。現(xiàn)鄂莊煤礦因產(chǎn)量不斷提高，受單向軌道運(yùn)輸?shù)臈l件影響，導(dǎo)致井下矸石運(yùn)出效率低，采掘出的煤炭轉(zhuǎn)運(yùn)速率也大受影響。

為提高生產(chǎn)效率、簡(jiǎn)化運(yùn)輸環(huán)節(jié)，近期，鄂莊煤礦104運(yùn)輸巷中使用了一部上運(yùn)矸石下運(yùn)煤炭的雙向帶式輸送機(jī)。

1 主要設(shè)計(jì)參數(shù)

（1）輸送量：200t/h（上皮帶運(yùn)矸石，下皮帶運(yùn)煤炭）；

（2）鋪設(shè)長(zhǎng)度：1125m；

（3）裝機(jī)功率：2×160kW；

（4）帶寬：1000mm；

（5）帶速：2.5m/s；

（6）傾角：13.5°至0°；

（7）膠帶：PVG1400S。

2 皮帶承載及運(yùn)輸情況簡(jiǎn)介

本部雙向帶式輸送機(jī)基于吊掛皮帶機(jī)基礎(chǔ)之上，根據(jù)礦方已成形的巷道情況，機(jī)頭驅(qū)動(dòng)部布置在21m的平巷上，其他部分布置在13.5°的傾斜巷道中，膠帶纏繞及物料運(yùn)輸情況如圖1所示。

3 選型計(jì)算

3.1 功率的確定

由于雙向運(yùn)輸皮帶機(jī)工況不同會(huì)導(dǎo)致圓周驅(qū)動(dòng)力差異較大，所以需要分幾種工況進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，工況分別為：承載分支滿(mǎn)載回程分支滿(mǎn)載工況、承載分支滿(mǎn)載回程分支空載工況及承載分支空載回程分支滿(mǎn)載工況。

圓周驅(qū)動(dòng)力：

FU=FH+FN+FS1+FS2+FSt，N （1）

式中，F(xiàn)H為主要阻力，N；

FN為附加阻力，N；

FS1為特種主要阻力，N；

FS2為特種附加阻力，N；

FSt為傾斜阻力，N。

（2）

（3）

式中，qRO為承載分支托輥組每米長(zhǎng)度旋轉(zhuǎn)部分重量，kg/m；

qRU為回程分支托輥組每米長(zhǎng)度旋轉(zhuǎn)部分重量，kg/m；

qB為每米長(zhǎng)度輸送帶重量，kg/m；

qG為每米長(zhǎng)度輸送物料重量，kg/m；

f為上運(yùn)模擬摩擦系數(shù)，本次取值0.03，對(duì)于重要的輸送機(jī)，建議查閱國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 17119-1999中5.1.3節(jié)后慎重選擇；

f為下運(yùn)模擬摩擦系數(shù)，本次取值0.012；

FSt1為上運(yùn)分支提升阻力，N；

FSt2為下運(yùn)分支提升阻力，N。

根據(jù)不同工況，將參數(shù)帶入以上公式中，求出圓周驅(qū)動(dòng)力，綜合比較可知，承載分支滿(mǎn)載回程分支空載工況時(shí)圓周驅(qū)動(dòng)力最大，利用這個(gè)最大值計(jì)算出電機(jī)功率為127kW。本次驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)采用雙滾筒雙電機(jī)驅(qū)動(dòng)方式，功率配比為1∶1，考慮井下工況及安全性，所以決定使用2臺(tái)防爆電機(jī)，每臺(tái)電機(jī)功率為160kW，安全系數(shù)為1.26。

3.2 逆止器選型

由于本條雙向運(yùn)輸皮帶機(jī)傾角大于5°，如果遇到輸送機(jī)帶載停機(jī)的情況，必須配置足夠大逆止力矩的逆止器進(jìn)行逆止制動(dòng)，防止出現(xiàn)倒轉(zhuǎn)、飛車(chē)、物料下滑堵塞巷道、減速器電機(jī)超速損壞等破壞性事故，而要保證輸送帶逆止安全可靠，就需要對(duì)其嚴(yán)格選型，合理布置。

由經(jīng)驗(yàn)可知，在承載分支滿(mǎn)載回程分支空載工況停車(chē)時(shí)所需的逆止力最大，因此將相應(yīng)參數(shù)帶入以下公式即可求得逆止力。

逆止力：

N （4）

欲將逆止器安裝于傳動(dòng)滾筒軸端，所以逆止力矩如式（5）所求：

（5）

根據(jù)相關(guān)規(guī)定，在逆止器選型時(shí)安全系數(shù)一般為1.5～2即可滿(mǎn)足要求，此次考慮到雙向皮帶機(jī)井下工況復(fù)雜，選用上海精基NJZ038逆止器，逆止力矩38kN·m，安全系數(shù)達(dá)2.58，配置一臺(tái)即可。

3.3 制動(dòng)器選型

此條皮帶機(jī)最大傾角為13.5°，由于物料重力作用，輸送機(jī)很容易造成飛車(chē)事故，所以處理好此問(wèn)題的關(guān)鍵是配備可靠的制動(dòng)裝置。

由經(jīng)驗(yàn)可知，在承載分支空載回程分支滿(mǎn)載工況時(shí)所需的制動(dòng)力最大，因此將相應(yīng)參數(shù)帶入下式即可求出所需制動(dòng)力：

，N （6）

計(jì)算得FBmax=52401N；

制動(dòng)力矩，N·m；

其中，i為制動(dòng)器的安裝軸到傳動(dòng)滾筒的傳動(dòng)比；

由此可知制動(dòng)力矩MZ=20960N·m。

考慮到下運(yùn)時(shí)制動(dòng)的重要性，選擇兩倍的制動(dòng)安全系數(shù)，最終將KPZ-1200/2×80盤(pán)式可控軟制動(dòng)裝置安裝在傳動(dòng)滾筒軸端。此種盤(pán)式可控軟制動(dòng)裝置制動(dòng)力矩可調(diào)，能實(shí)現(xiàn)線(xiàn)性控制，使帶式輸送機(jī)的停車(chē)減速度保持在0.1～0.3m/s2，可避免輸送帶張力急劇變化而導(dǎo)致輸送帶堆疊。

另外，盤(pán)式制動(dòng)器的選型也應(yīng)注意兩點(diǎn)：一是制動(dòng)裝置是皮帶下運(yùn)控制的關(guān)鍵部件，應(yīng)注意其制動(dòng)能力留有較大的余量，以適應(yīng)帶式輸送機(jī)過(guò)載條件的要求；二是應(yīng)核算正常運(yùn)行工況和最小制動(dòng)減速度工況下，盤(pán)式制動(dòng)器提供的散熱條件是否滿(mǎn)足要求。

4 皮帶跑偏調(diào)整

皮帶跑偏一直是帶式輸送機(jī)生產(chǎn)工作中的常見(jiàn)問(wèn)題，如果不進(jìn)一步改進(jìn)糾偏設(shè)計(jì)，那么雙向運(yùn)輸皮帶機(jī)的跑偏問(wèn)題將更加難以控制。

本次輸送機(jī)設(shè)計(jì)針對(duì)皮帶跑偏問(wèn)題采取了兩種糾偏方式。

方式一，按照每20m一組布置全自動(dòng)液壓調(diào)正器。當(dāng)皮帶運(yùn)行跑偏時(shí)，皮帶與檢驅(qū)輪接觸，檢驅(qū)輪帶動(dòng)油泵旋轉(zhuǎn)，輸出壓力油控制驅(qū)動(dòng)油缸往復(fù)運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)調(diào)心托輥偏轉(zhuǎn)，使調(diào)心托輥的線(xiàn)運(yùn)動(dòng)方向與皮帶運(yùn)行方向形成夾角，產(chǎn)生的摩擦力驅(qū)動(dòng)皮帶，使皮帶始終在設(shè)定的范圍內(nèi)運(yùn)行，從而避免皮帶跑偏造成撒料、磨損皮帶，達(dá)到保護(hù)皮帶正常運(yùn)行的目的。

方式二，改進(jìn)吊架結(jié)構(gòu)。一般雙向運(yùn)輸皮帶機(jī)吊架的設(shè)計(jì)是上皮帶承載托輥直接用繩卡固定在鋼絲繩上，雙向吊架上端用繩卡與鋼絲繩固定，下皮帶承載托輥固定在雙向吊架下端的銷(xiāo)軸上，這樣雖然僅需單排鋼絲繩便可貫穿整機(jī)，但經(jīng)過(guò)礦上多年的使用證明，此種方式極易造成皮帶跑偏，原因是上皮帶受料時(shí)造成鋼絲繩不穩(wěn)定，相應(yīng)帶動(dòng)吊架晃動(dòng)，當(dāng)下皮帶再受料時(shí)，承載托輥的不穩(wěn)定會(huì)導(dǎo)致受料點(diǎn)跑偏，使得皮帶上的物料不均勻，這樣造成的跑偏極不容易調(diào)整（如圖2所示）。

所以此次設(shè)計(jì)根據(jù)鄂莊煤礦多年生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，在雙向運(yùn)輸段利用拉繩座固定第二排鋼絲繩，雙向吊架將上下兩排鋼絲繩同時(shí)固定住，上下承載托輥分別固定在上下鋼絲繩上，這樣雙向運(yùn)輸段便形成一個(gè)框架結(jié)構(gòu)，相比傳統(tǒng)設(shè)計(jì)，鋼絲繩更穩(wěn)定，皮帶不容易跑偏（如圖3所示）。

5 結(jié)語(yǔ)

經(jīng)過(guò)幾個(gè)月的生產(chǎn)使用，雙向皮帶機(jī)的加入極大地加快了生產(chǎn)進(jìn)度，滿(mǎn)足了快速掘進(jìn)生產(chǎn)的需要，減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度，節(jié)省了投資費(fèi)用，確保了安全運(yùn)輸，更獲得了較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，在類(lèi)似條件下具有極高的推廣前景和應(yīng)用價(jià)值。

參考文獻(xiàn)

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