大功率強力帶式輸送機部件的優化研究

陳麗君

山西焦煤西山煤電鎮城底礦 山西 太原 030000

1 引言

帶式輸送機是礦山運輸的主要設備。為了解決礦上由于產量大而造成的運輸問題，研究和開發大功率帶式輸送機是十分有必要的，其可以有效的實現運輸距離長，運輸量較大等問題。強力帶式輸送機的核心要素為監測與動態分析，帶式輸送機在啟動時的動載荷變化、彈性波的傳動速度等均對強力帶式輸送機的設計有著至關重要的作用。此前國內許多學者對此進行過研究與分析。馬宏偉[1]針對強力帶式輸送機在啟動及運行過程中易發生打滑、撕裂等故障的問題，對礦用帶式輸送機的智能監測系統進行設計，通過構建智能的監測平臺，實現了對強力帶式輸送機的智能保護。為礦山安全運行作出貢獻。盧杉[2]在國內外帶式輸送機的基礎上進行研制，新設計的大功率強力帶式輸送機具有超大功率同時具有高速及高強度等特點，為礦山實現遠距離運輸提供參考。 李允旺[3]在分析了大量的帶式輸送機的事故數據，再結合帶式輸送機斷帶事故造成的危害，對此提出了預防帶式輸送機故障的措施，并對帶式輸送機的斷帶保護進行了研究，保證礦山的安全運行。本文在分析國內外帶式皮帶機的基礎上對其進行優化設計選型，為提升國內大功率強力帶式輸送機的可靠性作出一定的貢獻。

2 大功率帶式輸送機部件配置

為了防止皮帶機由于速度造成損害，帶式輸送機的啟動速度一般設定為每公里45S，在考慮帶式輸送機的停車等情況后，需要將帶式輸送機的停車時間加大10S左右。由于本文設計的帶式輸送機的功率較大（4*630kw），所以在進行停車時，需要采取多點的停車驅動，但由于停車驅動會對功率造成一定的不平衡性，所以本文對此提出如下的裝配方案如表1所示。

表1 驅動方案設計表

（1）驅動部件

驅動部件采用雙滾筒四驅動的方式，功率的配比為2：2，功率的配置選用630kw，選用進口調速液力耦合裝置+進口硬齒減速器+三相隔爆型一步電動機。國產調速耦合器不僅具有對加速度進行監測及反饋的作用，同時其具有對速度的控制作用，本文將其垂直于煤流的方向，所以傳動滾筒為雙出軸。皮帶機的四驅布置執行機頭前一級滾筒兩端分別布置驅動部，后一級同樣為兩側布置驅動部。這樣布置不僅價格較低且具有較高的可靠性及維修靈活性。

（2）滾筒部件

滾筒部件是帶式輸送機重要的傳力部件，本此設計選用重型滾筒，整體選用鑄焊結構，同時選用人字形隔熱耐磨膠面，兩側的傳動滾筒通過聯軸器進行聯動。傳動滾筒采用目前最為常見的高強度鑄件。滾筒軸選用40Cr鋼，滾筒鑄成后按照GB10595-89進行檢查，合格后用于裝配。人字形隔熱耐磨膠面厚度不得低于10mm，且硬度應當滿足60-5A～60+5A。卸載滾筒和傳動滾筒的軸承型號分別為3548與3544，改向滾筒選用3536。傳動滾筒結構示意圖如圖1所示。

圖1 傳動滾筒結構示意圖

（3）主機架設計

根據礦井的實際情況對卸載滾筒的支架、拉緊改向滾筒的支架、傳動滾筒的支架等進行設計，選定三角架式結構，連接處采用219*10鋼管及159*10鋼管+法蘭進行連接。連接后的主機架剛性較好，拆裝方便、結構也較為簡單。

（4）機身設計

機身的設計選用DTII型落地式支腿承載，機身的上下托輥分別安裝在縱梁位置，H支架的選用75*6角鋼，托輥的中間梁選用70*4鋼管，且通過螺栓進行連接，中間架的材質選用12#槽鋼。為了保證機身具有較高的耐腐性，本文的機身進行涂漆防腐，保證其使用壽命達到最大化。

（5）托輥設計

為了實現礦山的經濟效益，盡可能提升膠帶機的使用年限，所以本此設計研制出一種防止跑偏時發生切割的托輥組，且在各托輥架設定有調節槽，用于調整托輥的位置一次達到防止輸送機跑偏故障。托輥的材質選用沖壓型托輥專用型軸承，此類材質不僅質量較低、旋轉阻力較低、壽命長等特點，而且其密封性較好。在設計承載托輥時，利用35°槽角偏置式托輥，次托輥具有較好的防跑偏作用。緩沖托輥選定為橡膠圈式，一共需要18組，每組間的間距為0.6m，且在頭部及尾部設置過渡托輥。托輥的輥皮選用高頻焊管，托輥的軸選用高精度冷拔軸，直徑為30mm。托輥的軸承為型號KA306的深溝向心軸承，軸承座為多次冷沖壓軸承座，其使用壽命不得低于30000h。

（6）清掃器

本文設計的皮帶機擁有6個清掃器，在卸載滾筒的位置安裝H型和P型的清掃器，此外在傳動滾筒前應當設置空段清掃器；兩傳動滾筒的位置安裝橡膠清掃器；張緊改向滾筒的位置處安裝空段清掃器。清掃器可以有效的減少皮帶機上沾粘的物料，降低皮帶機的摩擦損耗，提升其使用年限。

（7）膠帶

膠帶是帶式輸送機的核心部件，膠帶的價格一般占據了整臺輸送機的30%～40%左右，所以選定合適的膠帶不僅可以有效的降低輸送機的承載力同時可以保障輸送機的使用壽命，降低其發生輸送過程中的損傷事故。常見的普通型膠帶具有橡膠覆蓋層，其可承受的溫度環境一般為-20～40℃。本機采用ST3150-1400鋼絲繩加強防撕裂型強力膠帶，與普通膠帶比可以具有強度高、伸長量小、成槽性好、抗疲勞性好、壽命長等優點。

（8）張緊裝置

煤礦帶式輸送機常見的張緊張緊裝置多為機械式裝置，但機械式張緊裝置的張緊力是一個固定值，所以其大小均是根據實際的操作經驗進行確定，當設定的張緊力過大時，容易發生膠帶的磨損及斷裂事故，但張緊力過小時同樣會發生膠帶打滑等事故，所以機械張緊裝置并不能符合本次設計，本文選定DYL型液壓拉緊站。DYL型液壓拉緊站由蓄能站、拉緊油箱、電氣控制箱、液壓站及附件組成 ，其相互間的連接圖如圖2所示。

圖2 膠帶液壓拉緊站示意圖

如圖2中：1代表粗過濾器；2為液壓油泵；3及13為溢流閥；4為精過濾器；5為手動換向閥；6為液壓單向閥；7為壓力表；8為液壓油缸；9為動滑輪；10為張緊小車；11為蓄能站；12為電磁換向閥；14為液壓油箱；YJ1、YJ2、YJ3為壓力繼電器。

系統的工作流程，帶式輸送機工作時，此時的張緊裝置處于張緊狀態，啟動輸送機的主電機，通過電器控制使得油泵電機開始運轉沒帶動油泵2，油進過單向閥6流進油缸8的活塞桿，然后通過動滑輪9及張緊小車10。油泵工作時系統的壓力處于上升階段，當壓力上升至YJ3的整定值時，帶式輸送機啟動。當系統的壓力達到YJ2的整定值后，油泵繼續運行，當及值達到YJ1的整定值時，此時電機停止運行。

3 結論

本文在原有帶式輸送機的基礎上，通過采用國產電機+調速液力耦合器+進口減速器的配置方式，完成了驅動部件、滾筒部件、機架、托輥、膠帶等裝置的設計，有效的提升了帶式輸送機的功率，成功解決了大功率帶式輸送機的設計選型問題。為提升礦上的效率及經濟做出一定的貢獻。