煤礦綜采工作面帶式輸送機(jī)的選型設(shè)計

李永輝

（汾西礦業(yè)兩渡煤業(yè)， 山西 靈石 031302）

1 設(shè)計依據(jù)

煤礦井生產(chǎn)能力為0.76 Mt/年；年工作日為276天；日運(yùn)行為18 h。

帶式輸送機(jī)運(yùn)輸能力：

式中：Q為帶式輸送機(jī)運(yùn)輸能力，t/h；A為采區(qū)平均年產(chǎn)量，取0.76 Mt/年；K1為采區(qū)運(yùn)輸不均衡系數(shù)，取1.2；K2為采區(qū)運(yùn)輸富余系數(shù)，取1；M為年工作日數(shù)，276天；N為日運(yùn)行小時數(shù)，取18 h/天。

將數(shù)據(jù)代入公式（1）得：Q≥238.6 t/h。

考慮井下運(yùn)輸?shù)牟黄胶庑裕约熬蜻M(jìn)面出煤量，確定帶式輸送機(jī)運(yùn)輸能力為250 t/h。

2 選型計算

2.1 圓周驅(qū)動力的計算

1）物料提升阻力：

式中：qG為每米輸送物料質(zhì)量，取27.78 kg/m；H為提升高度，取19 m；g為重力加速度，取10 m/s2。

將數(shù)據(jù)代入公式（2）得：Fst=5 182.62 N。

2）主要阻力：

式中：qB每米輸送帶質(zhì)量，取13.300 kg/m；β為巷道傾角，取0°～11°；qRO為每米承載托輥轉(zhuǎn)動質(zhì)量，取10.475 kg/m；qRU為每米回程托輥轉(zhuǎn)動質(zhì)量，取4.007 kg/m；f為摩擦系數(shù)，取0.012；L為帶式輸送機(jī)機(jī)長，取205 m；g為重力加速度，取10 m/s2。

將數(shù)據(jù)代入公式（3）得：FH=4 140.70 N。

3）圓周驅(qū)動力（總阻力）：

式中：FH為主要阻力，取4 140.70 N；Fst為輸送機(jī)提升阻力，取5 182.62 N；FS為附加阻力（由于皮帶清掃器等輔助部件造成的附加阻力取5 000～10 000 N，此處取6000N）。將數(shù)據(jù)代入公式（4）得Fu=15323.32 N。

2.2 功率計算

1）帶式輸送機(jī)工作狀態(tài)下的總軸功率：

式中：V為帶式輸送機(jī)運(yùn)行速度，取2.5 m/s。

將數(shù)據(jù)代入公式（5）得：PA=38.96 kW。

2）帶式輸送機(jī)所需電機(jī)功率：

式中：η為總傳動效率，取0.86。

將數(shù)據(jù)代入公式（6）得：PM=45.30 kW。

選用功率為75 kW的電機(jī)一臺，滿足設(shè)計要求。

2.3 輸送帶張力計算

本帶式輸送機(jī)的傳動方式為單滾筒單電機(jī)，功率配比確定為1∶1并且確定傳動滾筒圍包角α＝200°。

第一傳動滾筒繞出點膠帶張力：

式中：q為每米運(yùn)料重量，取27.78 kg/m；qd為膠帶每米重量，取10.8 kg/m；lg為皮帶長度，取205 m；β為運(yùn)輸傾斜角，取0～11°；g為重力加速度，取10 m/s2。將數(shù)據(jù)代入公式（7）得：Tta=11 373 N。

尾部滾筒繞入點膠帶張力Twa=1.04Tta=11 828 N。

尾部滾筒繞出點膠帶張力Twb=1.04Twa=12301N。

第一傳動滾筒繞入點膠帶張力Tt=Tta+Twb=23674N。

不打滑條件驗算：

式中：e為自然對數(shù)的底，取2.72；μ傳動滾筒摩擦系數(shù)，取0.30；α為傳動滾筒圍包角，取200°。

垂度條件驗算：

上分支允許最小張力Tmins=6 044.92 N≤Twb；

下分支允許最小張力Tminx=4 892.74 N≤Tta。

可見張力滿足要求。

輸送帶安全系數(shù)驗算：

式中：B為帶式輸送機(jī)帶寬，取1 000 mm；ST皮帶所受拉力為，取6 800 N；Tt為第一傳動滾筒繞入點膠帶張力，2 3674 N。

將數(shù)據(jù)代入公式（9）得：n＝25.22。

安全系數(shù)n=25.22滿足《帶式輸送機(jī)工程設(shè)計規(guī)范》GB50431—2008中的規(guī)定。

2.4 驅(qū)動裝置的選擇

目前，在井下帶式輸送機(jī)上具有可控起動/制動功能的傳動裝置主要有CST可控起動/制動驅(qū)動系統(tǒng)、調(diào)速型液力偶合器、高速防爆變頻驅(qū)動、軟啟動裝置等。由于目前國產(chǎn)礦用隔爆型變頻器在功率等級大于400 kW后，受功率器件規(guī)格以及散熱條件的限制，其性能尚不穩(wěn)定，難以滿足大型帶式輸送機(jī)的使用要求，而國外的大功率礦用隔爆型變頻器價格又太高，備品備件的供應(yīng)渠道環(huán)節(jié)多，周期長，最大功率只到500 kW。軟啟動裝置的優(yōu)點在于其能夠很好的保護(hù)電機(jī)，使得受到的初始電流、初始電壓的沖擊大大減??；它能夠縮短電機(jī)啟動的時間，降低對其他設(shè)備、供電電網(wǎng)的影響。故本次設(shè)計選用軟啟動裝置。

2.5 拉緊力的計算

式中：Tta為第一傳動滾筒繞出點膠帶張力，取11373N。

將數(shù)據(jù)代入公式（10）得：TL=22.7 kN。

選擇自動液壓拉緊裝置一套JZB-0.3，最大拉力60 kN，7.5 kW，660 V，防爆符合要求。

2.6 逆止器參數(shù)的計算

1）需要的逆止力矩：

式中：D為傳動滾筒直徑，取800 mm。

將數(shù)據(jù)代入公式（11）得：ML=1 198.94 N·m。

傳動滾筒軸上逆止裝置的額定逆止力矩：

式中：k2為逆止裝置工況系數(shù)，取2。

將數(shù)據(jù)代入公式（12）得：M=2397.88 N·m。

選擇的減速器里帶有逆止器，逆止器的額定逆止力矩為3 500 N·m。滿足在逆止器裝置之間不能均衡受力的情況下，逆止裝置的逆止力矩大于整機(jī)所需逆止力矩的要求。

2.7 制動器選擇計算

1）安全制動時所需的制動力矩：

式中：FL皮帶張力，取3 855 N。

將數(shù)據(jù)代入公式（13）得：MZ=3 083.48 N·m。

選用YWZ5250型電力液壓制動器，作用在高速聯(lián)軸器上，一臺制動器產(chǎn)生的制動力矩：140～315N·m。

2）單臺制動器低速軸產(chǎn)生制動力矩：

式中：i為減速機(jī)齒輪傳動比，取25；MB為制動力矩，取140。

將數(shù)據(jù)代入公式（14）得：3500N·m＞3083.48N·m。

單臺制動器能滿足制動要求。

2.8 裝料斷面輸送能力校核

式中：S為膠帶上物料橫截面積，取0.122 7 m2（運(yùn)行堆積角α=25°）；V為帶式輸送機(jī)運(yùn)行速度，取2.5 m/s；K為輸送機(jī)傾角系數(shù)，取 0.93（最大傾角α=11°）；ρ為物料松散密度，取 900 kg/m3。

將數(shù)據(jù)代入公式（15）得：QO=924 t/h＞Q，所選輸送機(jī)帶寬、帶速滿足設(shè)計要求。

3 結(jié)語

帶式輸送機(jī)是礦井主要運(yùn)輸中最重要的環(huán)節(jié)，帶式輸送機(jī)具有輸送能力強(qiáng)、輸送距離遠(yuǎn)、結(jié)構(gòu)簡單、易于維護(hù)、能方便地實現(xiàn)程序化控制和自動化操作等優(yōu)點。該運(yùn)輸方式適應(yīng)井下巷道能力強(qiáng)、設(shè)備操作簡單、投資合適，是近年來井下運(yùn)輸系統(tǒng)的主要選擇。