鄂莊煤礦雙向帶式輸送機的改進與應(yīng)用

王笑 朱文秀 陳歡

摘 要：在礦井生產(chǎn)系統(tǒng)中，不可避免地涉及到矸石的排放問題，但排矸場地一般離工業(yè)場地較遠且地勢復(fù)雜，這時可以利用雙向帶式輸送機下帶面將地面洗選矸石運往井下與掘進矸石一起，通過新掘巷道直接運往排矸場地，既節(jié)約了地面用地，又實現(xiàn)了排矸系統(tǒng)的機械化。本次結(jié)合鄂莊煤礦的帶式輸送機設(shè)計實例，介紹了雙向帶式輸送機的選型設(shè)計，確定了電機功率及逆止器、制動器的選型方式，并根據(jù)雙向運輸帶式輸送機易跑偏的特點，改進了糾偏形式，該機投產(chǎn)運行后，輸送帶運行平穩(wěn)，達到了預(yù)期的設(shè)計效果。

關(guān)鍵詞：雙向帶式輸送機 設(shè)計選型 吊掛式 糾偏裝置

中圖分類號：TD52 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2018）02（a）-0094-03

帶式輸送機具有連續(xù)運輸、生產(chǎn)效率高、運行阻力小、耗電量低等優(yōu)點，如今已被各煤礦廣泛應(yīng)用。但隨著采煤機械化程度和機械化水平的不斷提高，采煤工作面推進速度加快，如果在掘進過程中僅能滿足上皮帶運送煤炭或矸石，下皮帶回空，效率將大大降低。

很多煤礦在未使用雙向帶式輸送機前，多采用巷道中一邊鋪設(shè)帶式輸送機另一邊鋪設(shè)軌道，但因巷道斷面限制，軌道僅能鋪設(shè)單道，使礦車單向運行，靈活性差?，F(xiàn)鄂莊煤礦因產(chǎn)量不斷提高，受單向軌道運輸?shù)臈l件影響，導(dǎo)致井下矸石運出效率低，采掘出的煤炭轉(zhuǎn)運速率也大受影響。

為提高生產(chǎn)效率、簡化運輸環(huán)節(jié)，近期，鄂莊煤礦104運輸巷中使用了一部上運矸石下運煤炭的雙向帶式輸送機。

1 主要設(shè)計參數(shù)

（1）輸送量：200t/h（上皮帶運矸石，下皮帶運煤炭）；

（2）鋪設(shè)長度：1125m；

（3）裝機功率：2×160kW；

（4）帶寬：1000mm；

（5）帶速：2.5m/s；

（6）傾角：13.5°至0°；

（7）膠帶：PVG1400S。

2 皮帶承載及運輸情況簡介

本部雙向帶式輸送機基于吊掛皮帶機基礎(chǔ)之上，根據(jù)礦方已成形的巷道情況，機頭驅(qū)動部布置在21m的平巷上，其他部分布置在13.5°的傾斜巷道中，膠帶纏繞及物料運輸情況如圖1所示。

3 選型計算

3.1 功率的確定

由于雙向運輸皮帶機工況不同會導(dǎo)致圓周驅(qū)動力差異較大，所以需要分幾種工況進行設(shè)計計算，工況分別為：承載分支滿載回程分支滿載工況、承載分支滿載回程分支空載工況及承載分支空載回程分支滿載工況。

圓周驅(qū)動力：

FU=FH+FN+FS1+FS2+FSt，N （1）

式中，F(xiàn)H為主要阻力，N；

FN為附加阻力，N；

FS1為特種主要阻力，N；

FS2為特種附加阻力，N；

FSt為傾斜阻力，N。

（2）

（3）

式中，qRO為承載分支托輥組每米長度旋轉(zhuǎn)部分重量，kg/m；

qRU為回程分支托輥組每米長度旋轉(zhuǎn)部分重量，kg/m；

qB為每米長度輸送帶重量，kg/m；

qG為每米長度輸送物料重量，kg/m；

f為上運模擬摩擦系數(shù)，本次取值0.03，對于重要的輸送機，建議查閱國家標準GB/T 17119-1999中5.1.3節(jié)后慎重選擇；

f為下運模擬摩擦系數(shù)，本次取值0.012；

FSt1為上運分支提升阻力，N；

FSt2為下運分支提升阻力，N。

根據(jù)不同工況，將參數(shù)帶入以上公式中，求出圓周驅(qū)動力，綜合比較可知，承載分支滿載回程分支空載工況時圓周驅(qū)動力最大，利用這個最大值計算出電機功率為127kW。本次驅(qū)動系統(tǒng)采用雙滾筒雙電機驅(qū)動方式，功率配比為1∶1，考慮井下工況及安全性，所以決定使用2臺防爆電機，每臺電機功率為160kW，安全系數(shù)為1.26。

3.2 逆止器選型

由于本條雙向運輸皮帶機傾角大于5°，如果遇到輸送機帶載停機的情況，必須配置足夠大逆止力矩的逆止器進行逆止制動，防止出現(xiàn)倒轉(zhuǎn)、飛車、物料下滑堵塞巷道、減速器電機超速損壞等破壞性事故，而要保證輸送帶逆止安全可靠，就需要對其嚴格選型，合理布置。

由經(jīng)驗可知，在承載分支滿載回程分支空載工況停車時所需的逆止力最大，因此將相應(yīng)參數(shù)帶入以下公式即可求得逆止力。

逆止力：

N （4）

欲將逆止器安裝于傳動滾筒軸端，所以逆止力矩如式（5）所求：

（5）

根據(jù)相關(guān)規(guī)定，在逆止器選型時安全系數(shù)一般為1.5～2即可滿足要求，此次考慮到雙向皮帶機井下工況復(fù)雜，選用上海精基NJZ038逆止器，逆止力矩38kN·m，安全系數(shù)達2.58，配置一臺即可。

3.3 制動器選型

此條皮帶機最大傾角為13.5°，由于物料重力作用，輸送機很容易造成飛車事故，所以處理好此問題的關(guān)鍵是配備可靠的制動裝置。

由經(jīng)驗可知，在承載分支空載回程分支滿載工況時所需的制動力最大，因此將相應(yīng)參數(shù)帶入下式即可求出所需制動力：

，N （6）

計算得FBmax=52401N；

制動力矩，N·m；

其中，i為制動器的安裝軸到傳動滾筒的傳動比；

由此可知制動力矩MZ=20960N·m。

考慮到下運時制動的重要性，選擇兩倍的制動安全系數(shù)，最終將KPZ-1200/2×80盤式可控軟制動裝置安裝在傳動滾筒軸端。此種盤式可控軟制動裝置制動力矩可調(diào)，能實現(xiàn)線性控制，使帶式輸送機的停車減速度保持在0.1～0.3m/s2，可避免輸送帶張力急劇變化而導(dǎo)致輸送帶堆疊。

另外，盤式制動器的選型也應(yīng)注意兩點：一是制動裝置是皮帶下運控制的關(guān)鍵部件，應(yīng)注意其制動能力留有較大的余量，以適應(yīng)帶式輸送機過載條件的要求；二是應(yīng)核算正常運行工況和最小制動減速度工況下，盤式制動器提供的散熱條件是否滿足要求。

4 皮帶跑偏調(diào)整

皮帶跑偏一直是帶式輸送機生產(chǎn)工作中的常見問題，如果不進一步改進糾偏設(shè)計，那么雙向運輸皮帶機的跑偏問題將更加難以控制。

本次輸送機設(shè)計針對皮帶跑偏問題采取了兩種糾偏方式。

方式一，按照每20m一組布置全自動液壓調(diào)正器。當皮帶運行跑偏時，皮帶與檢驅(qū)輪接觸，檢驅(qū)輪帶動油泵旋轉(zhuǎn)，輸出壓力油控制驅(qū)動油缸往復(fù)運動，帶動調(diào)心托輥偏轉(zhuǎn)，使調(diào)心托輥的線運動方向與皮帶運行方向形成夾角，產(chǎn)生的摩擦力驅(qū)動皮帶，使皮帶始終在設(shè)定的范圍內(nèi)運行，從而避免皮帶跑偏造成撒料、磨損皮帶，達到保護皮帶正常運行的目的。

方式二，改進吊架結(jié)構(gòu)。一般雙向運輸皮帶機吊架的設(shè)計是上皮帶承載托輥直接用繩卡固定在鋼絲繩上，雙向吊架上端用繩卡與鋼絲繩固定，下皮帶承載托輥固定在雙向吊架下端的銷軸上，這樣雖然僅需單排鋼絲繩便可貫穿整機，但經(jīng)過礦上多年的使用證明，此種方式極易造成皮帶跑偏，原因是上皮帶受料時造成鋼絲繩不穩(wěn)定，相應(yīng)帶動吊架晃動，當下皮帶再受料時，承載托輥的不穩(wěn)定會導(dǎo)致受料點跑偏，使得皮帶上的物料不均勻，這樣造成的跑偏極不容易調(diào)整（如圖2所示）。

所以此次設(shè)計根據(jù)鄂莊煤礦多年生產(chǎn)經(jīng)驗，在雙向運輸段利用拉繩座固定第二排鋼絲繩，雙向吊架將上下兩排鋼絲繩同時固定住，上下承載托輥分別固定在上下鋼絲繩上，這樣雙向運輸段便形成一個框架結(jié)構(gòu)，相比傳統(tǒng)設(shè)計，鋼絲繩更穩(wěn)定，皮帶不容易跑偏（如圖3所示）。

5 結(jié)語

經(jīng)過幾個月的生產(chǎn)使用，雙向皮帶機的加入極大地加快了生產(chǎn)進度，滿足了快速掘進生產(chǎn)的需要，減輕了勞動強度，節(jié)省了投資費用，確保了安全運輸，更獲得了較好的經(jīng)濟效益和社會效益，在類似條件下具有極高的推廣前景和應(yīng)用價值。

參考文獻

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