煤礦大傾角皮帶機(jī)應(yīng)用問(wèn)題研究

侯松

【摘 要】目前帶式輸送機(jī)已廣泛應(yīng)用于國(guó)民經(jīng)經(jīng)濟(jì)各個(gè)部門，近年來(lái)在露天礦和井下礦的聯(lián)合運(yùn)輸系統(tǒng)中帶式輸送機(jī)又成為重要的組成部分。主要有：鋼繩芯帶式輸送機(jī)、鋼繩牽引膠帶輸送機(jī)和排棄場(chǎng)的連續(xù)輸送設(shè)備等。本文分析了大傾角皮帶機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置與制動(dòng)裝置的特點(diǎn)和應(yīng)用情況。

【關(guān)鍵詞】煤礦機(jī)電；皮帶機(jī)；驅(qū)動(dòng)裝置；制動(dòng)裝置

對(duì)于傾斜輸送物料的帶式輸送機(jī)，其平均傾角大于4°時(shí)，當(dāng)滿載停車時(shí)會(huì)發(fā)生上運(yùn)物料時(shí)帶的逆轉(zhuǎn)和下運(yùn)物料時(shí)帶的順滑現(xiàn)象，從而引起物料的堆積、飛車等事故，所以應(yīng)設(shè)置制動(dòng)裝置。制動(dòng)器是用于機(jī)器或機(jī)構(gòu)減速使其停止的裝置，有時(shí)也能用作調(diào)節(jié)或限制機(jī)構(gòu)的運(yùn)行速度，它是保證機(jī)構(gòu)或機(jī)器安全正常工作的重要部件。

1.驅(qū)動(dòng)裝置的選用

帶式輸送機(jī)的負(fù)載是一種典型的恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，而且不可避免地要帶負(fù)荷起動(dòng)和制動(dòng)（即滿起動(dòng)和停車）。電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)特性與負(fù)載的起動(dòng)要求不相適應(yīng)在帶式輸送機(jī)上比較突出，一方面為了保證必要的起動(dòng)力矩，電機(jī)起動(dòng)時(shí)的電流要比額定運(yùn)行時(shí)的電流大6～7倍，要保證電動(dòng)機(jī)不因電流的沖擊過(guò)熱而燒壞，電網(wǎng)不因大電流使電壓過(guò)分降低，這就要求電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)要盡量快，即提高轉(zhuǎn)子的加速度，使起動(dòng)過(guò)程不超過(guò)3～5s。為了做到這一點(diǎn)，過(guò)去曾用加大電動(dòng)機(jī)功率的方法，對(duì)于小型、短的帶式輸送機(jī)還可以。另一方面，輸送帶是一種粘性體，大型帶式輸送機(jī)在起動(dòng)（制動(dòng)）的不穩(wěn)定階段，驅(qū)動(dòng)裝置施加到輸送帶上的牽引力（制動(dòng)力）及慣性力將以一定的波速在帶內(nèi)傳播、疊加、反射，在輸送帶內(nèi)引起多邊的應(yīng)力變化，若其瞬時(shí)峰值應(yīng)力超過(guò)允許值，將會(huì)損傷輸送帶甚至使之破段，或使托輥、滾筒早期損壞，這要求有盡量小的起動(dòng)（制動(dòng)）加速度以降低起動(dòng)（制動(dòng)）時(shí)的沖擊。現(xiàn)代帶式輸送機(jī)的起動(dòng)加速度要求控制在0.1-0.3m/s2之間。大型帶式輸送機(jī)停車制動(dòng)時(shí)在輸送帶上出現(xiàn)的應(yīng)力變化有時(shí)甚至比起動(dòng)時(shí)更劇烈。為了解決這一矛盾，緩解對(duì)電動(dòng)機(jī)的沖擊，常常使用液力偶合器、可控減速器、CST可控驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。驅(qū)動(dòng)裝置是整個(gè)皮帶輸送機(jī)的動(dòng)力來(lái)源，它由電動(dòng)機(jī)、減速器、聯(lián)軸器、逆止器、傳動(dòng)滾筒組成。驅(qū)動(dòng)滾筒由一臺(tái)或兩臺(tái)電機(jī)通過(guò)各自的聯(lián)軸器、減速器、和鏈?zhǔn)铰?lián)軸器傳遞轉(zhuǎn)矩給傳動(dòng)滾筒。傳動(dòng)滾筒采用焊接結(jié)構(gòu)，主軸承采用調(diào)心軸承，傳動(dòng)滾筒的機(jī)架與電機(jī)、減速器的機(jī)架均安裝在固定大底座上面，電動(dòng)機(jī)可安裝在機(jī)頭任一側(cè)。

1.1電機(jī)的選用

電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速根據(jù)生產(chǎn)機(jī)械的要求而選定，一般情況下電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速不低于500r/min，因?yàn)楣β室欢〞r(shí)，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速低，其尺寸愈大，價(jià)格愈貴，而效率較低。若電機(jī)的轉(zhuǎn)速高，則極對(duì)數(shù)少，尺寸和重量小，價(jià)格也低。

1.2 CST可控驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的選型

CST可控驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是一種專用于重載帶式輸送機(jī)的完善驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。它是集減速、離合、調(diào)速、電控、冷卻、運(yùn)行監(jiān)控、自診段于一體的液體粘性調(diào)速器與行星傳動(dòng)相結(jié)合的傳動(dòng)裝置。具有軟起動(dòng)、軟停車、雙向過(guò)載保護(hù)、無(wú)級(jí)調(diào)速、解決多點(diǎn)驅(qū)動(dòng)功率平衡、降低電動(dòng)機(jī)容量、減少電動(dòng)機(jī)起動(dòng)次數(shù)、延長(zhǎng)使用壽命、效率高、節(jié)能等特點(diǎn)。CST可控驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)主要由CST驅(qū)動(dòng)減速器、CST電液控制器、油-空氣熱交換器、油泵組件及冷卻控制器組成。

1.3聯(lián)軸器

聯(lián)軸器是機(jī)械傳動(dòng)中常用的部件。它用來(lái)把兩軸聯(lián)接在一起，機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)兩軸不能分離；只有在機(jī)器停車并將聯(lián)接拆開(kāi)后，兩軸才能分離。聯(lián)軸器所聯(lián)接的兩軸，由于制造及安裝誤差、承載后的變形以及溫度變化的影響等，往往不能保證嚴(yán)格的對(duì)中，而是存在著某種程度的相對(duì)位移。這就要求設(shè)計(jì)聯(lián)軸器時(shí)，要從結(jié)構(gòu)上采取各種不同的措施，使之具有適應(yīng)一定范圍的相對(duì)位移的性能。根據(jù)對(duì)各種相對(duì)位移有無(wú)補(bǔ)償能力（即能否在發(fā)生相對(duì)位移條件下保持聯(lián)接的功能），聯(lián)軸器可分為剛性聯(lián)軸器（無(wú)補(bǔ)償能力）和撓性聯(lián)軸器（有補(bǔ)償能力）兩大類。撓性聯(lián)軸器又可按是否具有彈性元件分文無(wú)彈性元件的撓性聯(lián)軸器和有彈性元件的撓性聯(lián)軸器兩個(gè)類別，本次只介紹有彈性元件的撓性聯(lián)軸器中的蛇簧聯(lián)軸器。蛇形彈簧聯(lián)軸器屬于一種結(jié)構(gòu)先進(jìn)的金屬?gòu)椥宰儎偠嚷?lián)軸器，它靠蛇形彈簧鋼片嵌入兩半聯(lián)軸器的齒槽內(nèi)來(lái)傳遞扭矩，其主要零件有：兩個(gè)半聯(lián)軸器、兩半外罩，兩個(gè)密封圈及蛇形彈簧片等。聯(lián)軸器以蛇形彈簧片軸向嵌入兩半聯(lián)軸器的齒槽內(nèi)來(lái)實(shí)現(xiàn)主動(dòng)軸與從動(dòng)軸的連接，運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，是靠原動(dòng)端齒面對(duì)簧片的軸向作用力帶動(dòng)從動(dòng)端，從而來(lái)傳遞扭矩，這樣避免了共振現(xiàn)象發(fā)生，且簧片在傳遞扭矩時(shí)所產(chǎn)生的彈性變形，使機(jī)械系統(tǒng)能獲得較好的減振效果，其平均減振率達(dá)65%以上。蛇形彈簧片采用優(yōu)質(zhì)彈簧鋼制造，經(jīng)嚴(yán)格的加工、處理、具有良好的機(jī)械性能，從而使聯(lián)軸器的使用壽命比非金屬?gòu)椥栽?lián)軸器大為增長(zhǎng)。

2.制動(dòng)裝置

2.1逆止器

2.1.1帶式逆止器

帶式逆止器適用于傾角18°向上運(yùn)輸?shù)膸捷斔蜋C(jī)，當(dāng)傾斜輸送機(jī)停車時(shí)，在負(fù)載重力作用下，輸送帶逆轉(zhuǎn)時(shí)將制動(dòng)膠帶帶入滾筒與輸送帶之間，將滾筒楔住，輸送帶即被制動(dòng)。帶式逆止器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)便宜。其缺點(diǎn)是制動(dòng)時(shí)輸送帶要先逆轉(zhuǎn)一段距離，造成機(jī)尾受載處堵塞溢料。頭部滾筒直徑越大，逆轉(zhuǎn)距離就越長(zhǎng)，因此對(duì)功率較大的輸送機(jī)不宜采用。

2.1.2滾柱逆止器

滾柱逆止器也用于向上運(yùn)輸?shù)膸捷斔蜋C(jī)上，在輸送機(jī)正常工作時(shí)，滾柱在切口的最寬處，不會(huì)妨礙星輪的運(yùn)轉(zhuǎn)；當(dāng)輸送機(jī)停車時(shí)，在負(fù)載重力的作用下，輸送帶帶動(dòng)星輪反轉(zhuǎn)，滾柱處在固定圈與星輪切口的狹窄處，滾柱被楔住，輸送帶被制動(dòng)。這種制動(dòng)器制動(dòng)迅速，平穩(wěn)可靠，并且已系列化生產(chǎn)，可參考DTII型系列標(biāo)準(zhǔn)，按減速器選配。所許的扭矩一般不超過(guò)20kN·m，但因其是安裝在減速器的輸出軸上，故適用于輸送機(jī)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)容量較小的場(chǎng)合，功率范圍為10kW-55kW。

2.1.3 DSN型逆止器

DSN型逆止器是一種適用于低速軸的大型防逆轉(zhuǎn)裝置。與其他同等力矩逆止裝置相同的具有重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊、傳力可靠、解脫容易、安裝方便、安裝精度要求不高等要點(diǎn)。是大型提升運(yùn)輸設(shè)備上首選的安全保護(hù)裝置。

2.2制動(dòng)器

2.2.1液壓推桿制動(dòng)器

液壓推桿制動(dòng)器對(duì)于向上或向下輸送的帶式輸送機(jī)均可使用，安裝在高速軸上，動(dòng)作迅速可靠，帶式輸送機(jī)一般都裝配有此種制動(dòng)器。

2.2.2盤(pán)型制動(dòng)器

盤(pán)型制動(dòng)器利用液壓油通過(guò)油缸推動(dòng)閘瓦沿軸向壓向制動(dòng)盤(pán)，使其產(chǎn)生磨擦而制動(dòng)。每套制動(dòng)器有四個(gè)油缸，由一套液壓系統(tǒng)統(tǒng)一控制。這種制動(dòng)器多用于大功率、長(zhǎng)距離強(qiáng)力式帶式輸送機(jī)及鋼繩牽引帶式輸送機(jī)，可安裝在高速軸上。這種制動(dòng)器的特點(diǎn)是制動(dòng)力矩大，散熱性能好，油壓可以調(diào)整，在工作中制動(dòng)力矩可無(wú)極調(diào)節(jié)。

2.2.3制動(dòng)裝置的選型

制動(dòng)器的選型要考慮以下幾點(diǎn)：

（1）機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)狀況。

計(jì)算軸上的負(fù)載轉(zhuǎn)矩，并要有一定的安全儲(chǔ)備。

（2）應(yīng)充分注意制動(dòng)器的任務(wù)。

根據(jù)各自不同的執(zhí)行任務(wù)來(lái)選擇，支持制動(dòng)器的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，必須有足夠儲(chǔ)備，即保證一定的安全系數(shù)，對(duì)于全性有高度要求的機(jī)構(gòu)需要裝設(shè)雙重制動(dòng)器。

（3）制動(dòng)器應(yīng)能保證良好的散熱功能。

防止對(duì)人身、機(jī)械及環(huán)境造成危害。

3.結(jié)語(yǔ)

在長(zhǎng)運(yùn)距、大傾角、高強(qiáng)度帶式輸送機(jī)的研究方面，國(guó)外己經(jīng)取得了很多的成果。隨著我國(guó)煤炭領(lǐng)域的逐步發(fā)展，大型及超大型煤礦和集團(tuán)己成為發(fā)展趨勢(shì)，采用大傾角帶式輸送機(jī)運(yùn)輸成為必然趨勢(shì)，提高大傾角帶式輸送機(jī)設(shè)計(jì)水平勢(shì)在行。

【參考文獻(xiàn)】

[1]孫福群.長(zhǎng)運(yùn)距、大運(yùn)量帶式輸送機(jī)頭尾驅(qū)動(dòng)控制技術(shù)淺析[J].中國(guó)煤炭，2011，（03）.