采區(qū)主運(yùn)輸皮帶選型技術(shù)研究與應(yīng)用

摘 要：本文依據(jù)工程實(shí)例，首先簡(jiǎn)要介紹了在煤礦采區(qū)設(shè)計(jì)過程中主運(yùn)輸方式的選擇，詳細(xì)介紹了帶式輸送機(jī)的選型計(jì)算方法，對(duì)今后煤礦井下帶式輸送機(jī)的選型計(jì)算具有一定的借鑒意義。

關(guān)鍵詞：帶式輸送機(jī)；選型計(jì)算；主運(yùn)輸系統(tǒng)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.17.166

0 引言

憑借結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行平穩(wěn)可靠、開停機(jī)方便等優(yōu)點(diǎn)，帶式輸送機(jī)被廣泛用于煤礦井下采區(qū)順槽、采區(qū)上（下）山、主要運(yùn)輸平巷及斜井，也常用于地面生產(chǎn)系統(tǒng)和選煤廠中。是現(xiàn)代化煤礦生產(chǎn)中主要的原煤運(yùn)輸工具，成為煤礦作業(yè)的重要環(huán)節(jié)，決定著礦井的生產(chǎn)能力。因此在設(shè)計(jì)選型時(shí)，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際合理選擇采區(qū)主運(yùn)輸皮帶，對(duì)于保證礦井的穩(wěn)定生產(chǎn)具有很重要的意義，下文筆者根據(jù)中煤平朔分公司安家?guī)X一號(hào)井工礦太西采區(qū)實(shí)際工程案例詳細(xì)介紹帶式輸送機(jī)的計(jì)算選型。

1 主運(yùn)輸方式的選擇

太西區(qū)主要開拓巷道和采區(qū)巷道均沿煤層布置，本采區(qū)來(lái)煤最終經(jīng)9號(hào)煤太西主運(yùn)大巷帶式輸送機(jī)運(yùn)輸至主斜井膠帶輸送機(jī)，為保證整個(gè)輸煤系統(tǒng)的連續(xù)性，故本采區(qū)主要運(yùn)輸方式（煤炭運(yùn)輸）采用帶式輸送機(jī)運(yùn)輸。采區(qū)主運(yùn)輸采用帶式輸送機(jī)運(yùn)輸，不但可與主井膠帶提升方式相適應(yīng)，而且可實(shí)現(xiàn)自回采工作面運(yùn)輸順槽至地面膠帶一條龍連續(xù)運(yùn)輸，這對(duì)于礦井實(shí)現(xiàn)高效益、高效率生產(chǎn)和現(xiàn)代化管理都十分有利。

2 帶式輸送機(jī)設(shè)備選型

4號(hào)煤工作面主運(yùn)順槽來(lái)煤直接給入本帶式輸送機(jī)，運(yùn)至現(xiàn)有4號(hào)煤煤倉(cāng)。采區(qū)設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力5Mt/a，采區(qū)主運(yùn)輸系統(tǒng)中，采區(qū)順槽膠帶輸送機(jī)的輸送能力為2500t/h，故運(yùn)輸系統(tǒng)的小時(shí)輸送能力統(tǒng)一確定為Q=2500t/h；根據(jù)這一運(yùn)輸能力，通過核算，確定膠帶輸送機(jī)的規(guī)格統(tǒng)一為帶寬B=1400mm，帶速V=4.5m/s。

為了降低起/制動(dòng)時(shí)輸送帶的動(dòng)張力和起動(dòng)時(shí)對(duì)電網(wǎng)的沖擊，以及多電機(jī)驅(qū)動(dòng)功率平衡，本設(shè)計(jì)采用變頻調(diào)速方式，可以良好地控制起/制動(dòng)過程和調(diào)節(jié)多機(jī)功率平衡，還可以根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)情況調(diào)低帶速運(yùn)行，達(dá)到節(jié)能和減小設(shè)備磨損的效果。

（1）裝料斷面輸送能力

，滿足要求。

式中：S—輸送帶上物料斷面積，0.2105 m2 ；v—輸送帶速度，4.5m/s；k—傾角系數(shù)，0.97；—物料松散密度，850 kg/m3 。

（2）滿載運(yùn)行工況計(jì)算。滿載運(yùn)行圓周力：

=1.114×0.03×880×9.81×（29.1+12.5+2×32.62+173.56） +173.56×9.81×12=103292N

式中：C—附加阻力系數(shù)，1.114；f—電動(dòng)工況模擬摩擦系數(shù)，0.03；

L—輸送機(jī)機(jī)長(zhǎng)，880m；g—重力加速度，9.81 m/s2；qRO—承載托輥φ159轉(zhuǎn)動(dòng)質(zhì)量，29.1 kg/m；qRU—下托輥φ159轉(zhuǎn)動(dòng)質(zhì)量，12.5 kg/m；

qB—輸送帶質(zhì)量，32.62 kg/m；qG—輸送帶上物料質(zhì)量，173.56kg/m；

H—輸送機(jī)提升高度，12 m。

軸功率：

需主電動(dòng)機(jī)功率：

式中：—傳動(dòng)效率，0.85；—電壓降系數(shù)，0.90；—多機(jī)驅(qū)動(dòng)功率不平衡系數(shù)，0.90。選擇主電動(dòng)機(jī)功率，Pd=2×400kW。

傳動(dòng)滾筒與輸送帶之間不打滑要求松邊最小張力：

式中：kA—?jiǎng)雍奢d系數(shù)， 1.5；e—自然對(duì)數(shù)的底， 2.71828；μ—傳動(dòng)滾筒與輸送帶間的摩擦系數(shù)， 0.3；φ—傳動(dòng)滾筒圍包角，φ=200°=3.49066 弧度。

上分支輸送帶撓度要求最小張力：

式中：aO—上托輥間距， 1.2m；hrmax—輸送帶允許撓度， 0.01。

下分支輸送帶撓度要求最小張力：

式中：aU —下托輥組間距， 2.4 m；hrmax—輸送帶允許撓度， 0.01。

下分支阻力：

=1.114×0.03×880×9.81×（12.5+32.62）-32.62×9.81×12=9177 N

根據(jù)不打滑條件，傳動(dòng)滾筒奔離點(diǎn)最小張力為41875 N ，令S2=41875N>Fomin。機(jī)頭（上端）附近傳動(dòng)滾筒I趨入點(diǎn)輸送帶張力：

S1=S2+Fu=41785+103292=145077 N

輸送帶安全系數(shù)：

，安全。

式中：GX—輸送帶強(qiáng)度，1000 N/mm；B—輸送帶寬度，1400 mm。

（3）逆止力矩計(jì)算。通過輸送帶作用于傳動(dòng)滾筒上的最大逆止力出現(xiàn)在膠帶機(jī)承載段只有上升段滿載，其他區(qū)段空載的條件下：

式中：—承載托輥φ159轉(zhuǎn)動(dòng)質(zhì)量，29.1 kg/m；—下托輥φ159轉(zhuǎn)動(dòng)質(zhì)量，12.5 kg/m；—輸送帶質(zhì)量，32.62 kg/m；—輸送帶上物料質(zhì)量，173.56kg/m；H—上升段裝載點(diǎn)高差，25m；f—摩擦系數(shù)，0.012；，逆止器由減速器配套。

（4）高速軸制動(dòng)器選型計(jì)算。按滿載緊急制動(dòng)工況，按制動(dòng)減速度a≤0.3 m/s2，及制動(dòng)不打滑條件計(jì)算制動(dòng)力矩為。選用BYWZ5-500/201型（防爆）電力液壓塊式制動(dòng)器，額定制動(dòng)力2000～3600N.m. 滿足制動(dòng)減速度要求。

3 結(jié)語(yǔ)

本方案根據(jù)中煤平朔分公司安家?guī)X一號(hào)井工礦太西采區(qū)生產(chǎn)需要， 結(jié)合礦井帶式輸送機(jī)的設(shè)計(jì)參數(shù)要求，對(duì)其進(jìn)行了具體的設(shè)計(jì)計(jì)算，確定了主運(yùn)輸系統(tǒng)帶式輸送機(jī)在給定運(yùn)量下的帶速、帶寬和匹配功率動(dòng)力參數(shù)，并確定了整機(jī)驅(qū)動(dòng)方式，為關(guān)鍵設(shè)備的選型和校核提供了依據(jù)。

參考文獻(xiàn)：

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作者簡(jiǎn)介：張定華（1984-），男，江西永豐人，本科，工程師，主要從事煤礦機(jī)械選型設(shè)計(jì)工作。