凹凸變坡的帶式輸送機研制

劉建軍

(大同煤礦集團 機電裝備公司中央機廠，山西　大同　037001)

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凹凸變坡的帶式輸送機研制

劉建軍

(大同煤礦集團 機電裝備公司中央機廠，山西大同037001)

摘要結合同煤集團采煤工作面延伸到了石炭系煤層，底板傾角情況復雜多變，多數(shù)成波浪形，凹凸變化大的實際情況，對同煤集團云岡礦、晉華宮礦實際應用中既有上運段，又有下運段，同時還有水平段復雜工況下的帶式輸送機進行選型設計。闡述了凹凸變坡的長距離、大運量帶式輸送機的設計要點和驅動方案，提出了變坡皮帶機可能出現(xiàn)的5種典型工況及應注意的問題，為凹凸變坡皮帶機的設計提供了依據(jù)。

關鍵詞凹凸變坡；帶式輸送機；典型工況；張緊裝置；設計研制

隨著大同煤礦集團產(chǎn)能提升和侏羅紀煤田逐漸枯竭，該集團采煤工作面延伸到了石炭系煤層。因此，必須對設備進行改進，其中較突出的是石炭系煤層底板傾角情況復雜多變，多數(shù)成波浪形，凹凸變化大，這就給承擔煤炭運輸主要任務的帶式輸送機設計帶來了新課題。為了適應不斷出現(xiàn)的凹凸變坡的復雜輸送線路，必須對系統(tǒng)進行全面考慮，合理設計，為此筆者結合同煤集團中央機廠近年來為云岡礦、晉華宮礦等已實際應用的存在上運段、下運段，同時還有北平段復雜工況下的帶式輸送機選型設計過程，進行了分析研究以供同行借鑒。

1研討過程

2008年以來，同煤集團煤機生產(chǎn)中心—中央機廠先后為云岡礦、晉華宮礦設計了固定帶式輸送機，據(jù)實際勘查，兩礦工作環(huán)境分別為：

1) 晉華宮礦某運輸巷倉長1 072 m，由0°、-10°、5°三個變坡段組成。其中，-10°下坡段全長93.6 m，5°上坡段全長102.8 m，巷道寬度3 m， 要求輸送量1 200 t/h，見圖1.

2) 云岡礦某運輸巷全長793 m，由5°、0°、-15°、0°四個變坡段組成，垂直提升長度112 m，要求運輸量1 000 t/h. 考慮到帶式輸送機輸送距離長，運量大，采取了以下設計思路及方案：

圖1　晉華宮礦運輸巷底板示意圖

a) 為使輸送帶最大張力點處的張力值盡可能小，從而最大限度降低膠帶強度和價格，拉緊膠帶，延長滾筒及其它部件的壽命，采用了多點驅動的方案。經(jīng)過反復計算，主電機型號選定為3臺YBS250-4，其中機頭驅動裝置由驅動部、機頭架、卸煤架3部分組成。驅動部由2臺YBS-250-4電機、聯(lián)軸器和減速器組成，電機與減速器通過連接法蘭分別聯(lián)接到梅花閘輪聯(lián)軸器兩端，減速器輸出軸和機頭傳動滾筒通過聯(lián)軸器聯(lián)接。兩傳動滾筒一主一副，主副滾筒由2臺同型號減速機分別帶動，所以兩傳動滾筒轉速相等、方向相反。為保證滿足傳動方式，電機、減速器安裝在同一傳動機架上，通過底座支撐立底板上，由兩傳動滾筒包膠以增大與膠帶摩擦力。中間驅動裝置除由1臺YBS250-4通過聯(lián)軸器和減速器聯(lián)接外，其余均與機頭傳動裝置相同。

b) 考慮到2部皮帶機最大傾角<20°，屬于傾角小的長距離、大運量帶式輸送機系統(tǒng)，該設計采用了雙滾筒多點驅動功率1∶2的功率配比，既滿足煤礦井下變電所限制實現(xiàn)電機的分時啟動，同時又降低了輸送帶的強度，且驅動部布置分別安裝在機頭部位，中間驅動裝置在上下坡變換部位更加合理，見圖2.

圖2　皮帶機繞帶示意圖

c) 變坡皮帶機電機運行狀態(tài)多變，一般有5種狀態(tài)，即最大發(fā)電運行狀態(tài)、最大電動運行狀態(tài)、最大制動運行狀態(tài)、滿載運行狀態(tài)及空載運行狀態(tài)。其中最大發(fā)電運行狀態(tài)一般發(fā)生在機尾部分滿載，其它各處都處于空載情況下；最大電動運行狀態(tài)則與之相反，一般發(fā)生在機尾部分空載，其它各處都處于滿載的情況下；滿載(空載)運行狀態(tài)，發(fā)生在輸送帶各段部滿載(或空載)情況下。對于最大發(fā)電運行狀態(tài)，最大電動裝置若考慮不周，可能發(fā)生急停與制動不住，飛車造成嚴重事故或電機負載超載電機堵轉，悶車而燒傷現(xiàn)象，為此必須保證電機功率、張緊力和安全系數(shù)可滿足各種狀況，是變坡皮帶機設計成功與否的關鍵所在。

故該設計為了保證拉緊力可靠，在緊跟驅動裝置處安裝帶式輸送機漲緊裝置，選用了ZYL500Z液壓自動拉緊裝置，配合負荷傳感器，取得了明顯效果：

(1) 起動拉力。正常運行拉力可根據(jù)帶式輸送機張緊力的需要任意調節(jié)，安全實現(xiàn)起動要求。

(2) 響應速度快，拉緊裝置通過油缸的快速伸縮，及時補充彈性帶的彈性震蕩，有效實現(xiàn)帶式輸送機的動態(tài)張緊，既減少了帶式輸送機起動時的沖擊負荷，使啟動平穩(wěn)可靠，同時也可滿足不同工況下的帶式輸送機張力，有效避免了拉緊裝置對輸送帶的過張緊現(xiàn)象。

(3) 膠帶張力過大時提供檢測信號，以控制帶式輸送機自動停機和輸送帶打滑時自動增加拉緊力等保護功能。

(4) 結構緊湊，安裝空間小。

(5) 與集控裝置連接，實現(xiàn)對拉緊裝置的遠距離控制。

d) 為了防止電動機直接起動產(chǎn)生較大的起動電流，從而對電網(wǎng)沖擊太大，采用了可控制軟啟動裝置，即安裝鼠籠式電動機、限矩型液力耦合器，改善了電動機起動性能，從而延長了電機壽命，同時由于液力耦合器具有無極調速的功能，達到加速度可控的目的，保證了帶式輸送機多機起動，具有良好的啟、制動性能。

e) 為了保證帶式輸送機運行平穩(wěn)，在各個變坡段、中間架設計時，設計了高度不同的加強支腿與中間價螺栓聯(lián)接。同時為了卸煤方便，在機頭卸煤架伸出去一個卸煤臂，重段皮帶運來負荷，在卸載臂卸下，皮帶在卸載滾筒，返回到傳動滾筒，在卸載滾筒下面裝有皮帶清掃裝置，隨時清除卸載后粘在膠帶上的煤屑煤面。

2使用狀況效果

以上2部帶式輸送機設計完成后，一次安裝成功，經(jīng)過幾年的運行表明，該機在設計上做到了優(yōu)化合理，運行平穩(wěn)，停車及制動可靠，重載啟動也達到了用戶要求，總體性能和各項指標都滿足了使用要求。

未來企業(yè)運輸設備有待于向大功率、大傾角、長距離和大運量發(fā)展。該設計證明：

1) 帶式輸送機設計驅動功率和張緊力設計必須滿足各種運行狀態(tài)的要求。

2) 凹凸變坡時，必須考慮各種工況，尤其是最大發(fā)電、最大電動工況時的制動要求，以防止電機悶車，帶式輸送機飛車故障的發(fā)生。

參考文獻

[1]喬玉玲，陳新建，郭德禮.多點變坡長距離帶式輸送機的設計計算[J].現(xiàn)代制造技術與裝備，2008(6)：15-17.

·專題綜述·

(E-mail)435910172@qq.com

·技術經(jīng)驗·

(E-mail)1737122209@qq.com

[2]周滿山，于巖，張媛，等.帶凹凸變坡的帶式輸送機設計[J].礦山機械，2001(6)：54-55.

Blet Conveyor Design with Concave and Convex Slope Variable

LIU Jianjun

AbstractCombined with the situation of the Datong coal group mining face extends to the Carboniferous coal seam,floor angle complex ,the majority of the wave shaped Concave-convex variable large, belt conveyor was designed under the actual complicated application for Datong group Yungang and Jinhuagong coal mine both Upward transportation period and downward transportation period, as well as horizontal section conditions,the existing transport section,describes the design key points and drive scheme in long distance, large capacity of concave and convex slope changing of belt conveyor,puts forward five kinds of typical working condition of variable slope belt machine may appear and the problems should be paid attention to,provides practical basis for design concave convex changes variable slope belt.

Key wordsConcave-convex variable slope; Belt operating conditions; Tensioning device; Design

作者簡介：彭朝霞(1975—)，女，山西平遙人，2010年畢業(yè)于太原科技大學，工程師，主要從事機械工藝的編寫及現(xiàn)場技術指導工作 楊軍(1967—)，男，山西朔州人，1992年畢業(yè)于中國地質大學，工程師，主要從事煤礦礦井設計工作

收稿日期：2015-02-25 2015-02-12

中圖分類號：TD528+.1

文獻標識碼：B

文章編號：1672-0652(2015)04-0040-02