淺談煤礦帶式輸送機(jī)類型及輸送帶與托輥設(shè)計(jì)選型

張維東

[摘 要]帶式輸送機(jī)是煤礦生產(chǎn)必不可少的運(yùn)輸工具，是人類實(shí)現(xiàn)礦井開(kāi)采、煤炭運(yùn)輸、篩分的重要工藝裝置。本文重點(diǎn)對(duì)煤礦帶式輸送機(jī)的基本類型進(jìn)行了總結(jié)和分析，對(duì)輸送帶的選型、托輥的設(shè)計(jì)等內(nèi)容進(jìn)行探討。

[關(guān)鍵詞]煤礦，輸送帶，帶式輸送機(jī)，托輥

中圖分類號(hào)：TV53 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2016）05-0055-01

一、前言

帶式輸送機(jī)是一種具有強(qiáng)大輸送能力的連續(xù)輸送機(jī)械，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行平穩(wěn)、運(yùn)轉(zhuǎn)可靠以及低能耗等優(yōu)點(diǎn)，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化和集中控制，因此它是煤礦生產(chǎn)系統(tǒng)中的重要運(yùn)輸工具。帶式輸送機(jī)能夠在連續(xù)裝載條件下實(shí)現(xiàn)連續(xù)運(yùn)輸，這是傳統(tǒng)車輛運(yùn)輸及其他工具達(dá)不到的，因此也成為運(yùn)輸散裝物料的最佳工具，被廣泛運(yùn)用于礦山領(lǐng)域及其他各個(gè)相關(guān)行業(yè)。自19世紀(jì)以來(lái)，帶式輸送機(jī)由最初的蒸汽機(jī)驅(qū)動(dòng)逐漸發(fā)展為今天的自動(dòng)化集中控制，其帶寬、帶速以及運(yùn)量都取得了巨大的發(fā)展和改良。當(dāng)今世界上已經(jīng)出現(xiàn)了單條裝機(jī)容量超過(guò)6×2000kW的帶式輸送機(jī)，而且在各大煤礦中普遍推廣使用斜井帶式輸送機(jī)。目前，國(guó)內(nèi)外帶式輸送機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)基本上是向著高速度、長(zhǎng)距離和大運(yùn)量方向。人類已經(jīng)獲得了單機(jī)運(yùn)距高達(dá)30.4km，帶寬達(dá)到4m，帶速達(dá)到15m/s的大型帶式輸送機(jī)，其最大運(yùn)輸能力已達(dá)到3.75萬(wàn)t/h。這是世界水平。我國(guó)自主設(shè)計(jì)和生產(chǎn)的帶式輸送機(jī)相比世界水平，尚有一定的差距，帶寬僅達(dá)到2m，帶速達(dá)到2 m/s，要提高生產(chǎn)效率，就必須提高帶式輸送機(jī)的科研水平。鑒于此，筆者認(rèn)為我們可以通過(guò)研究帶式輸送機(jī)的技術(shù)特征與設(shè)計(jì)選型，來(lái)尋求提高帶速、拓寬帶寬、增大運(yùn)量的方法和途徑，以改良當(dāng)前帶式輸送機(jī)的工作效率，實(shí)現(xiàn)節(jié)能降本、提高生產(chǎn)效率的效果。

二、帶式輸送機(jī)的主要類型

帶式輸送機(jī)經(jīng)過(guò)上百年的發(fā)展與改良，不再是常規(guī)的開(kāi)式槽型或直線布置，而是根據(jù)各個(gè)領(lǐng)域或產(chǎn)業(yè)的生產(chǎn)需求進(jìn)行專門(mén)化設(shè)計(jì)，衍生出各式各樣的特種帶式輸送機(jī)，例如彎曲型、大傾角型、可伸縮型等。這些新型帶式輸送機(jī)各有獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)，適用于不同的特殊場(chǎng)合和工作環(huán)境。在此，對(duì)帶式輸送機(jī)的主要類型進(jìn)行介紹：

2.1 DT通用帶式輸送機(jī)

通用帶式輸送機(jī)屬于固定式，其最主要的特點(diǎn)是皮帶托輥全部安裝在固定的機(jī)架上面，整個(gè)機(jī)架是由型鋼鉚焊而成的，整體固定在地基或底板，整個(gè)機(jī)身成剛性結(jié)構(gòu)。因此，這種固定式的帶式輸送機(jī)主要適用于地基平穩(wěn)的場(chǎng)合，而且往往要求設(shè)備服務(wù)年限比較長(zhǎng)的情況下使用。

2.2 DY移動(dòng)帶式輸送機(jī)

移動(dòng)帶式輸送機(jī)與通用帶式輸送機(jī)截然相反，其最主要特點(diǎn)就是可移動(dòng)。一般而言，移動(dòng)帶式輸送機(jī)也是按整機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)的，只是可以根據(jù)需求在不同的地點(diǎn)進(jìn)行使用。根據(jù)具體的移動(dòng)方式，又分為攜帶式和移動(dòng)式。

2.3 吊掛式帶式輸送機(jī)

相比上述兩種輸送機(jī)而言，吊掛式帶式輸送機(jī)固定點(diǎn)的位置是在上方，其機(jī)架是采用鋼絲繩或者鐵鏈吊掛在頂板上，整個(gè)工作皮帶處于懸掛狀態(tài)。這種輸送機(jī)的機(jī)架既可以采用柔性的鋼絲繩，也可以選用剛性的型鋼材，其托輥組安裝形式多為鉸接或固定支承。吊掛式帶式輸送機(jī)是專門(mén)為地基或底板起伏不穩(wěn)定的場(chǎng)合而設(shè)計(jì)的，它不能夠長(zhǎng)時(shí)間工作，因此適用于工作量相對(duì)集中、且服務(wù)時(shí)間較短的場(chǎng)合。

2.4 鋼繩牽引帶式輸送機(jī)

一般帶式輸送機(jī)的皮帶既是傳動(dòng)面又是工作面，因此其牽引體與承載體均為皮帶。而鋼繩牽引帶式輸送機(jī)改變了這一特征，采用鋼繩作為牽引體，使皮帶僅作為承載體，這樣設(shè)計(jì)可以解決空間距離問(wèn)題，使帶式輸送機(jī)能夠跨越長(zhǎng)距離和大高差進(jìn)行作業(yè)。但是，這種輸送機(jī)有著一定的缺陷，比如：輸送帶的輸送截面積受限，降低了物料傳輸效率；鋼絲繩易受腐蝕和損傷，增加了維護(hù)費(fèi)用。研究表明，當(dāng)運(yùn)距超過(guò)2～5km，輸送量超過(guò)500t/h時(shí)，這種鋼繩牽引帶式輸送機(jī)的基建投資和運(yùn)費(fèi)將少于傳統(tǒng)鋼繩芯帶式輸送機(jī)，充分體現(xiàn)出其優(yōu)勢(shì)和價(jià)值。

2.5 彎曲帶式輸送機(jī)和大傾角帶式輸送機(jī)

這兩種帶式輸送機(jī)均為特種帶式輸送機(jī)類型。其中，彎曲帶式輸送機(jī)是一種在輸送線路上可變向的帶式輸送機(jī)，適用于煤礦井下彎曲巷道和地面越野輸送等場(chǎng)合。當(dāng)普通帶式輸送機(jī)的輸送傾角超過(guò)臨界角度時(shí)，所輸送的物料很容易沿著輸送帶下滑，科學(xué)分析并充分利用各種物料所允許的最大上運(yùn)傾角，設(shè)計(jì)出大傾角帶式輸送機(jī)能夠減小輸送距離、降低巷道開(kāi)拓量，減少設(shè)備投資。

三、帶式輸送機(jī)的機(jī)械設(shè)計(jì)選型

帶式輸送機(jī)的設(shè)計(jì)通常包含初步設(shè)計(jì)和施工設(shè)計(jì)兩個(gè)方面，前者主要是理論上的分析與選型，重點(diǎn)在于確定合理的運(yùn)行參數(shù)，完成機(jī)械電氣宏觀設(shè)計(jì)，本文主要介紹帶式輸送機(jī)的機(jī)械設(shè)計(jì)選型。

3.1 設(shè)計(jì)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)

首先，我們來(lái)確定一組原始設(shè)計(jì)資料：運(yùn)量Q=900t/h，運(yùn)距L=497.5m，傾角（=-10.6（，原煤塊度amax=300mm，原煤松散密度=0.9t/m3。

3.2 輸送帶設(shè)計(jì)選型

帶式輸送機(jī)的輸送帶既是承載構(gòu)件又是牽引構(gòu)件，因此輸送帶不僅要達(dá)到強(qiáng)度要求，還必須達(dá)到耐磨、耐疲勞以及阻燃性等其他特殊要求。輸送帶選型將直接影響帶式輸送機(jī)的投資規(guī)模和運(yùn)行成本，決定帶式輸送機(jī)運(yùn)行的可靠性與安全性。輸送帶選型主要關(guān)注以下三個(gè)方面：其一，帶速，這是輸送機(jī)的重要參數(shù)，其基本原則如下：長(zhǎng)距離、大運(yùn)量的輸送機(jī)可選擇高帶速；傾角大、運(yùn)距短的輸送機(jī)帶速宜??；下運(yùn)相對(duì)上運(yùn)帶式輸送機(jī)帶速低；粒度大、磨琢性大、易粉碎和易起塵的物料宜選用較低帶速；卸料車卸料時(shí)帶速不宜超過(guò)2.5m/s，犁式卸料器卸料時(shí)，不宜超過(guò)2m/s；輸送成件物品時(shí)，帶速不得超過(guò)1.25m/s。其二，帶寬，這是滿足設(shè)計(jì)運(yùn)輸能力的重要參數(shù)，通過(guò)對(duì)輸送帶運(yùn)行速度、傾角系數(shù)、物料散狀密度等條件綜合選擇帶寬。其三，輸送帶種類，需要根據(jù)不同的工況和需求，合理選擇，煤礦礦井輸送到以PVC整體帶芯阻燃帶為宜。

3.3 托輥的選擇計(jì)算

托輥主要分為承載托輥（又稱上托輥）、回程托輥（又稱下托輥）、緩沖托輥與調(diào)心托輥，其安裝形式與結(jié)構(gòu)主要決定于輸送機(jī)的類型與所運(yùn)物料的性質(zhì)。其中，承載托輥安裝在有載分支上，以支承輸送帶與物料；回程托輥安裝在空載分支上，主要起到支承輸送帶的作用；緩沖托輥大多安裝在輸送機(jī)的裝載點(diǎn)上，以減輕物料對(duì)輸送帶的沖擊。各種類型的托輥在帶式輸送機(jī)中相互協(xié)調(diào)，共同構(gòu)成了安全可靠的輸送系統(tǒng)。根據(jù)不同類型的托輥，需要確定其直徑和質(zhì)量，以及間距的選擇。根據(jù)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，參照輸送帶的寬度、托輥組中的托輥數(shù)和布置方式，查設(shè)計(jì)手冊(cè)可確定槽型托輥的長(zhǎng)度L=465mm，直徑D=133mm，并選用6305/C4軸承，以提高托輥質(zhì)量。托輥間距必須滿足軸承的承載能力和輸送帶的下垂度這兩個(gè)基本條件，查閱資料可知，下托輥間距一般為上托輥間距的2倍。

帶式輸送機(jī)的最主要部分就是托輥和皮帶，通過(guò)上述討論，基本上能夠明確托輥選型及皮帶選擇的基本思路和步驟，為后續(xù)施工設(shè)計(jì)和電氣設(shè)計(jì)奠定基礎(chǔ)。

四、結(jié)束語(yǔ)

煤礦是重要的能源產(chǎn)業(yè)，對(duì)世界經(jīng)濟(jì)具有重要的影響。帶式輸送機(jī)是煤礦生產(chǎn)中最理想的高效連續(xù)運(yùn)輸設(shè)備，對(duì)其設(shè)計(jì)進(jìn)行研究和分析，有利于對(duì)改良現(xiàn)有技術(shù)裝備提供一定的思路，為提高煤礦生產(chǎn)效率提供一定的數(shù)據(jù)和參考。當(dāng)然，輸送帶選型和托輥設(shè)計(jì)僅僅是冰山一角，要實(shí)現(xiàn)煤礦運(yùn)輸系統(tǒng)的技術(shù)改造，還必須對(duì)電機(jī)、滾筒、減速機(jī)以及電控部分進(jìn)行系統(tǒng)分析，通過(guò)最科學(xué)的優(yōu)化設(shè)計(jì)來(lái)獲得最大的效益。

參考文獻(xiàn)

[1] 張振興；陳軍；秦秀清；；長(zhǎng)距離大運(yùn)量礦用下運(yùn)帶式輸送機(jī)設(shè)計(jì)；煤礦機(jī)械；2011年09期.

[2] 丁劍偉；；基于動(dòng)態(tài)仿真的帶式輸送機(jī)優(yōu)化設(shè)計(jì)；礦山機(jī)械；2011年08期.

[3] 張啟平；顧建軍；李子英；；淺談井巷超長(zhǎng)帶式輸送機(jī)的安裝；礦山機(jī)械；2011年08期.