帶式輸送機(jī)主要技術(shù)參數(shù)的計(jì)算與設(shè)備選型

摘 要：合理的膠帶選型和輸送機(jī)主要技術(shù)參數(shù)的計(jì)算是帶式輸送機(jī)設(shè)計(jì)中的一個(gè)重要組成部分，在現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用中應(yīng)做到既安全，又經(jīng)濟(jì)合理。本文結(jié)合筆者工作實(shí)際，對(duì)北方某礦運(yùn)輸上山—運(yùn)輸石門(mén)區(qū)間帶式輸送機(jī)主要技術(shù)參數(shù)的計(jì)算及設(shè)備選型進(jìn)行了分析，以便同行交流與借鑒。

關(guān)鍵詞：帶式輸送機(jī)；技術(shù)參數(shù)；設(shè)備選型

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.14.024

1 工程概況

北方某礦礦井年產(chǎn)量5.0Mt/a，工作制度：年工作330d，每天四班作業(yè)，其中三班生產(chǎn)，一班準(zhǔn)備，日凈提升時(shí)間18h。礦井井下采用帶式輸送機(jī)擔(dān)負(fù)原煤的運(yùn)輸任務(wù)。井下運(yùn)輸上山為下運(yùn)巷道，上部標(biāo)高+750m，井筒傾角11°，斜長(zhǎng)1132m。運(yùn)輸石門(mén)為水平巷道，水平長(zhǎng)665m。運(yùn)輸上山至運(yùn)輸石門(mén)裝備一臺(tái)帶式輸送機(jī)，擔(dān)負(fù)礦井煤炭運(yùn)輸任務(wù)。

2 帶式輸送機(jī)運(yùn)輸量、帶寬、帶速的選擇

（1）帶式輸送機(jī)運(yùn)輸量（Q）的確定。根據(jù)生產(chǎn)能力計(jì)算公式：Q=A×K/M×N=1089t/h，式中：Q—礦井小時(shí)生產(chǎn)能力，t/h； A—礦井年產(chǎn)量，t/a； K—不均衡系數(shù)，K=1.15； M—年工作日數(shù)（330d）； N—日凈提升小時(shí)數(shù)（18h）。

經(jīng)計(jì)算，根據(jù)采煤面后期最大峰值量2200t/h的要求，若要實(shí)現(xiàn)煤流的連續(xù)、正常運(yùn)輸，就需要設(shè)立一個(gè)大容量的煤倉(cāng)來(lái)進(jìn)行緩解，其工程量太大。綜合考慮各種生產(chǎn)因素，運(yùn)輸上山—運(yùn)輸石門(mén)帶式輸送機(jī)運(yùn)輸能力后期按2200t/h考慮，以滿足礦井的生產(chǎn)需要。

（2）帶寬、帶速的選擇。對(duì)于帶式輸送機(jī)而言，帶寬和帶速是非常重要的兩個(gè)參數(shù)，選用合理的帶寬和帶速能使帶式輸送機(jī)的運(yùn)行更加經(jīng)濟(jì)、可靠。選擇帶寬過(guò)大勢(shì)必增加井筒斷面，增加初期投資。提高帶速可以有效降低輸送帶的強(qiáng)度，減少投資，但又受制于托輥的質(zhì)量、管理維護(hù)水平及輸送機(jī)安全等多方面的影響。本礦井生產(chǎn)規(guī)模5.0 Mt/a，根據(jù)礦井小時(shí)運(yùn)輸能力2200t/h來(lái)進(jìn)行選型，則選擇帶寬B=1400mm，V=3.5m/s能滿足要求。

根據(jù)公式Q=3600SVkρ進(jìn)行驗(yàn)算，式中：S—輸送帶上物料的最大截面積（取0.23m2）； K—傾斜輸送機(jī)面積折減系數(shù)（取0.94）；ρ——物料松散密度（取0.9 t/m3）。經(jīng)計(jì)算Q=2452t/h，帶式輸送機(jī)帶寬與帶速滿足運(yùn)量要求。

3 帶式輸送機(jī)主要技術(shù)參數(shù)計(jì)算

（1）圓周驅(qū)動(dòng)力計(jì)算。帶式輸送機(jī)正常運(yùn)行時(shí)總阻力與總圓周力計(jì)算公式為：F=F1+F2+F3+F，其中F1=（q+q0+q）ωL·cosβ―輸送機(jī)承載段阻力，kg；F2=（q0+q”）ω”L·cosβ―輸送機(jī)空載段阻力，kg；F3=q·L·sinβ=q.H―輸送機(jī)提升阻力，kg。其中：q ―每米帶式輸送機(jī)物料重量 kg/m；q=Q/3.6V=2200/（3.6×3.5）=174 kg/m；q-上托輥轉(zhuǎn)動(dòng)部分重量 q=39kg/m；q" -下托輥轉(zhuǎn)動(dòng)部分重量 q"=13 kg/m；ω-承載段運(yùn)行阻力系數(shù) ω =0.035；ω"-空載段運(yùn)行阻力系數(shù) ω" =0.03；q0 -輸送帶每米重量 q0=59 kg/m；β —輸送機(jī)傾角，β=-11°/0°；F-附加阻力kg ，F(xiàn)=442kg。

經(jīng)過(guò)計(jì)算， F1=（q+q0+q） ω·L1·cosβ1+（q+q0+q） ω·L2·cosβ2=16829 kg；F2=（q0+q”） ω”.L1.cosβ1+（q0+q”） ω”.L2.cosβ2=3818 kg；F3=q·H=-34794 kg，F(xiàn)=F1+F2+F3+F=16829+3818-34794+442=-13705kg。

（2）功率計(jì)算。帶式輸送機(jī)正常運(yùn)行時(shí)滾筒總的軸功率： PA=FV/102=470kW，若2驅(qū)動(dòng)，則每臺(tái)驅(qū)動(dòng)電機(jī)所需驅(qū)動(dòng)功率：PM=1.4×PA/2=329kW，每臺(tái)電動(dòng)機(jī)選型功率為560kW，共3臺(tái)（兩用一備）。

（3）輸送帶張力計(jì)算。運(yùn)輸上山—運(yùn)輸石門(mén)輸送機(jī)采用頭部雙滾筒傳動(dòng)，功率配比1：1：1。根據(jù)輸送機(jī)布置形式，確定第一傳動(dòng)滾筒的圍包角α1=210°，μ1=0.25，K1=2.5；第二傳動(dòng)滾筒的圍包角190°，μ2=0.25，K2=2.3。

則：Fu=Fu1+Fu2=2Fu2 ，F(xiàn)u2=Fu/2=-13705/2=6853kg，考慮第二傳動(dòng)滾筒k2值用足，按雙傳動(dòng)滾筒張力計(jì)算，有：S2-S1-2= Fu2=6853 kg，S1-2= Fu2k2/（k2-1）=6853×2.5/（2.50-1）=11445 kg，S2=S1-2 +Fu2=11445+6853=18298 kg，S1=S2+Fu=18298+13705=32003 kg，S3=S4=S2-F2-q0H=18298-3818-59×199.97=2682 kg。

（4）按輸送帶允許最大下垂度計(jì)算最小張力。承載分支：Smin≥a0（q0+q）/8（h/a）max=3495 kg，回程分支：Smin≥auq0/8（h/a）max=2213 kg，?。╤/a）max=0.01，可見(jiàn)S4、S3的值不滿足承載分支、回程分支最小張力要求。

再按垂度條件中的承載分支最小張力計(jì)算輸送帶最大張力，取S3=S4=3495 kg，S2=S3+F2+ q0H=3495+3818+59×199.97=19075 kg，S1=S2+Fu=19075+13705=32780 kg，S1-2=S2-Fu2=19705-3818=15887 kg

（5）校核。S1 /S1-2 =32780÷15887=2.06≤k1 =2.30，滿足要求。S1-2 /S2 =15887÷19075=0.83≤k2=2.50，滿足要求。

4 結(jié)束語(yǔ)

由于膠帶價(jià)格較高，投資占整部帶式輸送機(jī)的比重較大。在設(shè)計(jì)中，輸送帶的安全系數(shù)是一個(gè)經(jīng)驗(yàn)值，不僅應(yīng)考慮安全、可靠、壽命及制造質(zhì)量、經(jīng)濟(jì)成本，此外還要考慮接頭效率、啟動(dòng)系數(shù)、現(xiàn)場(chǎng)條件、使用經(jīng)驗(yàn)等。按《帶式輸送機(jī)工程設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50431-2008）和《煤礦安全規(guī)程》（2016）確定帶式輸送機(jī)的安全系數(shù)10～12。經(jīng)計(jì)算帶式輸送機(jī)最大張力約為Smax =S1=32780 kg，膠帶強(qiáng)度安全系數(shù)；m= [St]·B/ Smax =2500×1400/（32780×9.8）=10.9，選取ST2500型阻燃膠帶能夠滿足強(qiáng)度要求。

作者簡(jiǎn)介：孫貴生（1971-），男，河南禹縣人，本科，工程師，注冊(cè)安全工程師，從事煤礦安全技術(shù)管理工作。