帶式輸送機主要技術參數的計算與設備選型

摘 要：合理的膠帶選型和輸送機主要技術參數的計算是帶式輸送機設計中的一個重要組成部分，在現場應用中應做到既安全，又經濟合理。本文結合筆者工作實際，對北方某礦運輸上山—運輸石門區間帶式輸送機主要技術參數的計算及設備選型進行了分析，以便同行交流與借鑒。

關鍵詞：帶式輸送機；技術參數；設備選型

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.14.024

1 工程概況

北方某礦礦井年產量5.0Mt/a，工作制度：年工作330d，每天四班作業，其中三班生產，一班準備，日凈提升時間18h。礦井井下采用帶式輸送機擔負原煤的運輸任務。井下運輸上山為下運巷道，上部標高+750m，井筒傾角11°，斜長1132m。運輸石門為水平巷道，水平長665m。運輸上山至運輸石門裝備一臺帶式輸送機，擔負礦井煤炭運輸任務。

2 帶式輸送機運輸量、帶寬、帶速的選擇

（1）帶式輸送機運輸量（Q）的確定。根據生產能力計算公式：Q=A×K/M×N=1089t/h，式中：Q—礦井小時生產能力，t/h； A—礦井年產量，t/a； K—不均衡系數，K=1.15； M—年工作日數（330d）； N—日凈提升小時數（18h）。

經計算，根據采煤面后期最大峰值量2200t/h的要求，若要實現煤流的連續、正常運輸，就需要設立一個大容量的煤倉來進行緩解，其工程量太大。綜合考慮各種生產因素，運輸上山—運輸石門帶式輸送機運輸能力后期按2200t/h考慮，以滿足礦井的生產需要。

（2）帶寬、帶速的選擇。對于帶式輸送機而言，帶寬和帶速是非常重要的兩個參數，選用合理的帶寬和帶速能使帶式輸送機的運行更加經濟、可靠。選擇帶寬過大勢必增加井筒斷面，增加初期投資。提高帶速可以有效降低輸送帶的強度，減少投資，但又受制于托輥的質量、管理維護水平及輸送機安全等多方面的影響。本礦井生產規模5.0 Mt/a，根據礦井小時運輸能力2200t/h來進行選型，則選擇帶寬B=1400mm，V=3.5m/s能滿足要求。

根據公式Q=3600SVkρ進行驗算，式中：S—輸送帶上物料的最大截面積（取0.23m2）； K—傾斜輸送機面積折減系數（取0.94）；ρ——物料松散密度（取0.9 t/m3）。經計算Q=2452t/h，帶式輸送機帶寬與帶速滿足運量要求。

3 帶式輸送機主要技術參數計算

（1）圓周驅動力計算。帶式輸送機正常運行時總阻力與總圓周力計算公式為：F=F1+F2+F3+F，其中F1=（q+q0+q）ωL·cosβ―輸送機承載段阻力，kg；F2=（q0+q”）ω”L·cosβ―輸送機空載段阻力，kg；F3=q·L·sinβ=q.H―輸送機提升阻力，kg。其中：q ―每米帶式輸送機物料重量 kg/m；q=Q/3.6V=2200/（3.6×3.5）=174 kg/m；q-上托輥轉動部分重量 q=39kg/m；q" -下托輥轉動部分重量 q"=13 kg/m；ω-承載段運行阻力系數 ω =0.035；ω"-空載段運行阻力系數 ω" =0.03；q0 -輸送帶每米重量 q0=59 kg/m；β —輸送機傾角，β=-11°/0°；F-附加阻力kg ，F=442kg。

經過計算， F1=（q+q0+q） ω·L1·cosβ1+（q+q0+q） ω·L2·cosβ2=16829 kg；F2=（q0+q”） ω”.L1.cosβ1+（q0+q”） ω”.L2.cosβ2=3818 kg；F3=q·H=-34794 kg，F=F1+F2+F3+F=16829+3818-34794+442=-13705kg。

（2）功率計算。帶式輸送機正常運行時滾筒總的軸功率： PA=FV/102=470kW，若2驅動，則每臺驅動電機所需驅動功率：PM=1.4×PA/2=329kW，每臺電動機選型功率為560kW，共3臺（兩用一備）。

（3）輸送帶張力計算。運輸上山—運輸石門輸送機采用頭部雙滾筒傳動，功率配比1：1：1。根據輸送機布置形式，確定第一傳動滾筒的圍包角α1=210°，μ1=0.25，K1=2.5；第二傳動滾筒的圍包角190°，μ2=0.25，K2=2.3。

則：Fu=Fu1+Fu2=2Fu2 ，Fu2=Fu/2=-13705/2=6853kg，考慮第二傳動滾筒k2值用足，按雙傳動滾筒張力計算，有：S2-S1-2= Fu2=6853 kg，S1-2= Fu2k2/（k2-1）=6853×2.5/（2.50-1）=11445 kg，S2=S1-2 +Fu2=11445+6853=18298 kg，S1=S2+Fu=18298+13705=32003 kg，S3=S4=S2-F2-q0H=18298-3818-59×199.97=2682 kg。

（4）按輸送帶允許最大下垂度計算最小張力。承載分支：Smin≥a0（q0+q）/8（h/a）max=3495 kg，回程分支：Smin≥auq0/8（h/a）max=2213 kg，取（h/a）max=0.01，可見S4、S3的值不滿足承載分支、回程分支最小張力要求。

再按垂度條件中的承載分支最小張力計算輸送帶最大張力，取S3=S4=3495 kg，S2=S3+F2+ q0H=3495+3818+59×199.97=19075 kg，S1=S2+Fu=19075+13705=32780 kg，S1-2=S2-Fu2=19705-3818=15887 kg

（5）校核。S1 /S1-2 =32780÷15887=2.06≤k1 =2.30，滿足要求。S1-2 /S2 =15887÷19075=0.83≤k2=2.50，滿足要求。

4 結束語

由于膠帶價格較高，投資占整部帶式輸送機的比重較大。在設計中，輸送帶的安全系數是一個經驗值，不僅應考慮安全、可靠、壽命及制造質量、經濟成本，此外還要考慮接頭效率、啟動系數、現場條件、使用經驗等。按《帶式輸送機工程設計規范》（GB50431-2008）和《煤礦安全規程》（2016）確定帶式輸送機的安全系數10～12。經計算帶式輸送機最大張力約為Smax =S1=32780 kg，膠帶強度安全系數；m= [St]·B/ Smax =2500×1400/（32780×9.8）=10.9，選取ST2500型阻燃膠帶能夠滿足強度要求。

作者簡介：孫貴生（1971-），男，河南禹縣人，本科，工程師，注冊安全工程師，從事煤礦安全技術管理工作。