大傾角帶式輸送機驅動裝置的設計

賀京華

（山西鄉寧焦煤集團毛則渠煤炭有限公司， 山西 臨汾 042100）

引言

化工冶金、煤炭等行業一般都是使用大傾角帶式輸送機進行運輸的。通常運輸的都是成件的物品或者各種各樣的散裝材料，其輸送的密度是1m3包含500～2 500 kg。驅動裝置的設計在大傾角帶式輸送機中的地位是無可取代的，傳輸機的工作性能直接受驅動裝置質量好壞的影響。模擬設計的帶式輸送機設計參數如表1所示。

表1 帶式輸送機設計參數

1 驅動裝置的設計方案

通過實踐對比分析可知，這款輸送機是應用裝有液力調速裝置的雙電動機對其進行雙滾筒的驅動。電動機、逆止器、彈性柱銷齒式聯軸器等組成驅動裝置（如圖1所示）。

將減速器、電動機和驅動滾筒按順序進行連接，將棒銷聯軸器安裝在減速器的低速軸上，在電動機的輸出軸上安裝液力推桿制動器，將其與驅動滾軸進行連接。在啟動設備時，為了保障啟動時加速度在0.1～0.3m/s2范圍之間，應安裝能夠自動控制進油量的調速裝置，從而使得輸送機能夠到達額定轉速，液力調速裝置在帶式輸送機正常運行時對其有著平衡功率的作用。將逆止器與液力推桿制動器安裝在每一臺的驅動裝置上，能夠對輸送機的安全制動起到保護作用，還能防止其逆轉[1]。

圖1 輸送機雙驅動的布置方案

2 驅動裝置的選型設計

2.1 驅動滾筒周向力的計算

1）上分支運行阻力F1的計算：

式中：qg為單位長度物料的質量kg/m；qro為單位機長上托輥轉動的部分質量，31.087 kg/m；qb為單位長度輸送帶質量，粗選為qb=56.4 kg/m；w為托輥阻力系數，0.025。將數據代入式（1）得F1=21 904N≈21.9 kN。

2）下分支運行阻力F2的計算：

式中：qru為單位機長下托輥轉動的部分質量，31.087 kg/m。將數據代入式（2）得F2=14 564N≈14.6 kN。

3）物料提升阻力F3的計算：

將數據代入式（3）得F3=7 340N≈7.3 kN。

4）繞過滾筒的附加阻力F'的計算：

式中：Fc為驅動滾輪附加的阻力，600 N/個（經驗值）；Fg為改向滾筒附加的阻力，500N/個（經驗值）。將數據代入公式（4）得F'=3 200N≈3.2 kN。

5）驅動滾筒的周向力Fu的計算：

驅動滾筒的周向力Fu應該與輸送帶運行時產生的總阻力F相同，即：Fu=F=F1+F2+F3+F'=47 kN。

合理分布張力并且在每個驅動滾輪沒有發生打滑情況的條件下應用等驅動功率單元法，把總功率或者總周向力平均分成相同的幾份。故而兩個驅動裝置的功率比為

2.2 驅動裝置內各個構件的選型計算

由上文計算可知，驅動滾輪的周向力為47 kN，那么他的功率為：Po=Fuv=47×3.15=148.05 kW，得Po1=Po2=148.05÷2=74.025 kW。

2.2.1 電動機選型計算

電動機的功率為：

式中：K 為功率系數；η1為減速器的效率，0.95；η2為電壓降系數，0.90；η3為液力耦合器的效率，0.97；η4為多功能不平衡系數，0.90。

將數據代入式（6）（5）計算得P=179.01 kW。

2.2.2 耦合器的選型計算

因為運輸帶的傾斜角過大，故而為了降低對電動機、輸送帶等其他構件的影響，就應該運用能達到45 s啟動時間的調速型液力耦合器。功率輸送的范圍是選擇調速型液力耦合器的重要要求。因上文選用的是功率為100 kW的發電機，故而使用型號為YOTcs650的調速型液力耦合器，其功率在290～760 kW之間。

2.2.3 計算選擇減速器速比值

式中：D為驅動滾輪的直徑，1.25m；n為電動機的轉速，1 500轉/min；v為輸送帶的速度，3.15m/s。之后選擇標準的速度比值i=31.15。

2.2.4 逆止器選型計算

為了防止在輸送機滿載時突然斷電造成輸送機出現逆轉運行的現象是逆止器的主要作用。設備的逆轉運行不僅會造成整體運輸系統出現堆煤事故，還將對設備自身以及相關工作人員帶來傷害，所以大角度（25°）的逆止器是不可或缺的。

逆止力矩計算公式

式中：FN為逆止力，N；R為傳動滾筒的半徑，0.625 m；η為減速器的效率，0.95。

將數據代入式（8）（7）計算得 MN≈206N·m。

所以應該使用逆止力矩為1000 N·m、型號為NF10-95的逆止器。

2.2.5 選擇聯軸器

使用彈性套柱銷式的聯軸器將液力耦合器和電動機進行連接；應用帶制動輪的柱銷聯軸器將減速器與液力耦合器進行相連接；使用有彈性的柱銷齒式聯軸器對傳動滾筒和減速器之間進行連接。

3 結語

通過實踐表明，選擇以上型號的驅動裝置對輸送帶的使用強度等級有著明顯的降低，還降低了整體的花費成本，為了能夠使多臺設備一起驅動的功率達到平衡就必須配置液力調速耦合器，這樣對輸送機的運行與啟動性能有顯著的改善作用。