中間驅(qū)動(dòng)技術(shù)在長(zhǎng)距離順槽帶式輸送機(jī)配用設(shè)計(jì)研究

李建+劉鵬+陳歡

摘 要：通過(guò)對(duì)長(zhǎng)距離順槽伸縮帶式輸送機(jī)的設(shè)計(jì)計(jì)算，分析中間驅(qū)動(dòng)技術(shù)的實(shí)際張力數(shù)據(jù)，通過(guò)中間驅(qū)動(dòng)的應(yīng)用最大張力點(diǎn)減少將近30%。這樣有效降低了帶強(qiáng)、提高了皮帶的安全運(yùn)行系數(shù)、降低了輸送機(jī)的前期投資成本，而且中間驅(qū)動(dòng)技術(shù)可與長(zhǎng)運(yùn)距可伸縮類型的帶式輸送機(jī)相配使用。中間驅(qū)動(dòng)技術(shù)在順槽帶式輸送機(jī)中的應(yīng)用可獲得良好的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)效益，并具有一定推廣價(jià)值。

關(guān)鍵詞：帶式輸送機(jī) 中間驅(qū)動(dòng)技術(shù) 應(yīng)用設(shè)計(jì)計(jì)算

中圖分類號(hào)：TH22 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2017）02（c）-0086-03

Abstract： Through the long distance along the groove of the telescopic belt conveyor design and calculation， the analysis of the actual tension data of middle drive technology， through the application of the intermediate drive maximum tension point reduce nearly 30%. Reduced with strong， effective improve the safe operation of the coefficient of the belt， reduces the initial investment cost of conveyor. And drive technology in the middle and long distance of scalable type belt conveyor used suitably. Intermediate drive technology in the application of suitable trough belt conveyor can get good technical and economic benefits and has certain popularization value.

Key Words： Belt conveyor； The middle drive technology； Application of design calculation

隨著煤礦開(kāi)采技術(shù)的不斷進(jìn)步和現(xiàn)代社會(huì)對(duì)能源要求的不斷增加，帶式輸送機(jī)被廣泛應(yīng)用于煤炭當(dāng)中。伴著煤礦機(jī)械化水平提高，煤礦井下采煤工作面不斷延伸，煤礦主井及大巷運(yùn)輸逐漸向長(zhǎng)運(yùn)距、大運(yùn)量帶式輸送機(jī)方向發(fā)展。由于運(yùn)輸距離越長(zhǎng)，膠帶張力就會(huì)越大，現(xiàn)有煤礦帶式輸送機(jī)設(shè)計(jì)大部分將驅(qū)動(dòng)采用集中布置形式放置在機(jī)頭附近，這樣為使帶式輸送機(jī)安全運(yùn)行，必須選用高強(qiáng)度的膠帶，相應(yīng)主要部件規(guī)格型號(hào)進(jìn)一步提高，較大程度上增加了制造成本。為適應(yīng)現(xiàn)行的煤炭形式不得不采用性價(jià)比更為高的方案布置形式。中間驅(qū)動(dòng)技術(shù)通過(guò)驅(qū)動(dòng)裝置分別輸出驅(qū)動(dòng)力的方法可有效降低長(zhǎng)距離帶式輸送機(jī)的張力值，降低膠帶強(qiáng)度，便可有效降低制造成本且不影響使用效果，在煤炭運(yùn)輸中得到廣大用戶的認(rèn)可和推崇。

1 應(yīng)用案例分析

通過(guò)黑梁煤礦掘進(jìn)巷用伸縮帶式輸送機(jī)的設(shè)計(jì)計(jì)算，介紹中間驅(qū)動(dòng)技術(shù)的使用對(duì)張力及膠帶強(qiáng)度的變化影響。

原始參數(shù)：（1）運(yùn)量：Q=300 t/h；（2）運(yùn)距：L=2 500 m；（3）傾角：2°～3°；（4）物料種類：原煤，塊度0～300 mm；（5）煤質(zhì)容量：ρ=0.9 t/m3；（6）帶寬：B=1 000 mm；（7）帶速：v=2.5 m/s；（8）膠帶強(qiáng)度：PVG1400；（9）供電電壓：U=660 V/1 140 V。綜合各種因素，初步設(shè)計(jì)為2個(gè)方案。

（1）方案一：集中驅(qū)動(dòng)布置設(shè)計(jì)。（驅(qū)動(dòng)電機(jī)全部放置在機(jī)頭附近）

布置形式如圖1所示。

經(jīng)計(jì)算可知：正常運(yùn)行時(shí)，圓周驅(qū)動(dòng)力Fu=105.15 kN，軸功率262.875 kW。

按逐點(diǎn)張力計(jì)算法計(jì)算得：（單位：kN）

S1=21.96；S2=22.36；S3=27.36；S4=19.45；S5=20.23；S6=122.22；S7=127.11。

由計(jì)算可知：頭部改向滾筒合力F1=S6+S7=249.33 kN。

計(jì)算膠帶拉伸強(qiáng)度：1 525.33 N/mm>σd

其中：n1為輸送帶安全系數(shù)；σ為帶芯拉斷強(qiáng)度，N/mm；PVG1400型帶，σd=1 500 N/mm；B為帶寬，mm。

（2）方案二：中間驅(qū)動(dòng)布置設(shè)計(jì)。（頭部附近放置2個(gè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)，中間1 600 m處放置一個(gè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)）

布置形式如圖2所示。

經(jīng)計(jì)算可知：正常運(yùn)行時(shí)，圓周驅(qū)動(dòng)力Fu=108.88 kN，軸功率272.2 kW。

按逐點(diǎn)張力計(jì)算法計(jì)算得：（單位：kN）

S1=20.94；S2=91.54；S3=95.2；S4=22.6；S5=27.42；S6=21.62；S7=22.47。

由計(jì)算可知：頭部改向滾筒合力F1=S2+S3= 186.74 kN。

計(jì)算膠帶拉伸強(qiáng)度：1 142.4 N/mm<σd

其中：n1為輸送帶安全系數(shù)；σ為帶芯拉斷強(qiáng)度，N/mm；PVG1400型帶，σd=1 500 N/mm；B為帶寬，mm。

綜上計(jì)算可知：根據(jù)計(jì)算合力比較，方案一頭部改向滾筒合力為249.33 kN，方案二頭部改向滾筒合力為186.74 kN，通過(guò)比較方案二比方案一頭部改向滾筒合力降低25%，根據(jù)選型方面考慮，方案二可以根據(jù)DTⅡ（K）選型手冊(cè)選擇DTⅡ04B5162型號(hào)改向滾筒許用合力達(dá)到滾筒實(shí)際合力，但如若選用方案一則必須經(jīng)過(guò)較大型號(hào)滾筒改制加工才能達(dá)到滾筒實(shí)際合力，手冊(cè)中沒(méi)有相關(guān)型號(hào)；根據(jù)計(jì)算膠帶強(qiáng)度比較，方案一計(jì)算膠帶強(qiáng)度大于礦方所提供的膠帶PVG1400縱向拉斷強(qiáng)度，如需實(shí)現(xiàn)帶式輸送機(jī)的安全運(yùn)行，需要加大膠帶型號(hào)為PVG1600，增加了制造成本，方案二計(jì)算膠帶強(qiáng)度小于礦方所提供的膠帶PVG1400縱向拉斷強(qiáng)度，滿足靜態(tài)設(shè)計(jì)安全系數(shù)要求，此方案無(wú)需更換膠帶便可實(shí)現(xiàn)帶式輸送機(jī)的安全運(yùn)行。

方案一帶式輸送機(jī)膠帶張力由機(jī)尾線性增大至機(jī)頭，這樣驅(qū)動(dòng)滾筒趨入點(diǎn)的膠帶張力就很大。而采用滾筒卸載式中間驅(qū)動(dòng)裝置后，膠帶張力機(jī)尾線性到中間驅(qū)動(dòng)裝置處，張力達(dá)到極大值，隨后在驅(qū)動(dòng)裝置出力情況下開(kāi)始下降，膠帶張力再次從中間驅(qū)動(dòng)處線性增大至機(jī)頭，由中間驅(qū)動(dòng)裝置分擔(dān)部分阻力，張力在機(jī)頭驅(qū)動(dòng)處相比減少很多。針對(duì)2個(gè)方案的張力比較由圖3、圖4來(lái)分別說(shuō)明。

方案一與方案二最大張力點(diǎn)均在機(jī)頭卸載部分，但是方案二最大張力比方案一最大張力減少將近30%。這樣有效降低了帶強(qiáng)、提高了皮帶的安全運(yùn)行系數(shù)、降低了膠帶的成本，經(jīng)過(guò)綜合對(duì)比方案二明顯優(yōu)于方案一，較大程度上節(jié)約投資成本并且滿足帶式輸送機(jī)運(yùn)行使用要求。得到礦方認(rèn)可，使用后并得到一致好評(píng)。

2 中間驅(qū)動(dòng)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)及注意事項(xiàng)

優(yōu)點(diǎn)：（1）因?yàn)椴糠烛?qū)動(dòng)布置于中間位置，由各中間驅(qū)動(dòng)裝置分組出力，使膠帶經(jīng)過(guò)中間驅(qū)動(dòng)時(shí)張力值因?yàn)轵?qū)動(dòng)力的影響而降低，這樣膠帶在機(jī)頭處的張力與機(jī)頭集中驅(qū)動(dòng)布置會(huì)有較大程度的降低，所以整體膠帶拉伸強(qiáng)度大幅度降低。既能增大膠帶的運(yùn)行安全系數(shù)，又能降低帶式輸送機(jī)的整體造價(jià)，對(duì)于長(zhǎng)運(yùn)距、大運(yùn)量的帶式輸送機(jī)具有重要意義。（2）中間驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可與長(zhǎng)運(yùn)距可伸縮性帶式輸送機(jī)相配使用，可以根據(jù)帶式輸送機(jī)運(yùn)輸距離的變化適當(dāng)增加或減少中間驅(qū)動(dòng)裝置的數(shù)量，避免了多條帶式輸送機(jī)之間的搭接問(wèn)題，有較好的應(yīng)用和推廣價(jià)值。

注意事項(xiàng)：（1）合理分配輸送機(jī)的功率。功率分配影響到輸送機(jī)的張力變化，對(duì)整機(jī)而言，頭部驅(qū)動(dòng)依然是輸送機(jī)的主驅(qū)動(dòng)部分，中間驅(qū)動(dòng)僅僅是輔助性的驅(qū)動(dòng)裝置。黑梁煤礦所采用的驅(qū)動(dòng)布置為頭部驅(qū)動(dòng)功率與中間驅(qū)動(dòng)功率之比為2∶1，頭部驅(qū)動(dòng)占2/3，發(fā)揮頭部主驅(qū)動(dòng)作用，保證輸送機(jī)運(yùn)行的穩(wěn)定性。（2）使用液力偶合器裝置實(shí)現(xiàn)各驅(qū)動(dòng)電機(jī)功率平衡和帶速同步。由于電動(dòng)機(jī)特性的差異和制造質(zhì)量、表面磨損等原因使驅(qū)動(dòng)滾筒直徑不同等因素，會(huì)使各驅(qū)動(dòng)電機(jī)負(fù)載不平衡，對(duì)于長(zhǎng)距離帶式輸送機(jī)影響更為明顯。黑梁煤礦通過(guò)液力偶合器的使用，調(diào)節(jié)偶合器的充液量使各電機(jī)功率平衡，保持各驅(qū)動(dòng)點(diǎn)帶速保持同步，使帶式輸送機(jī)正常運(yùn)行。

3 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)實(shí)踐應(yīng)用證實(shí)，中間驅(qū)動(dòng)技術(shù)是帶式輸送機(jī)一種新型的實(shí)用技術(shù)，它可以有效降低膠帶運(yùn)行時(shí)最大張力，提高膠帶安全使用系數(shù)，大幅度降低投資費(fèi)用，而且中間驅(qū)動(dòng)技術(shù)可與長(zhǎng)運(yùn)距可伸縮類型的帶式輸送機(jī)相配使用。該文只針對(duì)一個(gè)中間驅(qū)動(dòng)進(jìn)行舉例分析，如果在大運(yùn)量超長(zhǎng)距離帶式輸送機(jī)中多組并用效果更為顯著。通過(guò)用戶實(shí)際使用論證該技術(shù)的推廣可獲得良好的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)

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