帶式輸送機的設計選型研究

李 軍

（山西潞安化工集團余吾煤業(yè)公司， 山西 長治 046100）

引言

帶式輸送機為煤礦生產(chǎn)必不可少的主要運輸設備，承擔著煤炭、物料以及矸石等的運輸任務。隨著煤炭開采工作面距離的不斷延伸、生產(chǎn)效率的大幅提升，帶式輸送機朝著長距離、大運量及高運速的方向發(fā)展。在實際生產(chǎn)中，帶式輸送機與工作面生產(chǎn)能力、地形地質(zhì)條件等因素相互匹配，可達到最大運輸效果且能耗最低[1]。因此，帶式輸送機的配套選型必須根據(jù)煤礦生產(chǎn)情況進行。

1 帶式輸送機的總體設計技術(shù)研究

根據(jù)結(jié)構(gòu)的不同，可將帶式輸送機分為普通帶式輸送機和帶有特殊結(jié)構(gòu)的帶式輸送機。一般的帶式輸送機主要包括驅(qū)動滾筒、驅(qū)動電機、輸送帶、張緊裝置、換向滾筒以及中間接頭等裝置[2]。本文所設計帶式輸送機為下運式帶式輸送機，特針對帶式輸送機的驅(qū)動方案、制動方案以及軟啟動方案等進行研究。

1.1 帶式輸送機驅(qū)動技術(shù)

驅(qū)動系統(tǒng)是帶式輸送機穩(wěn)定、可靠、高速運行的動力源，是整機的關(guān)鍵部件，也是決定帶式輸送機能夠高效發(fā)揮運輸效率的關(guān)鍵。一般情況下，要求帶式輸送機驅(qū)動裝置能夠保證設備平滑、平穩(wěn)地啟動，不能出現(xiàn)超速、打滑、滾料和滑料等故障。對帶式輸送機驅(qū)動系統(tǒng)確定需綜合考慮如下因素：

1）當帶式輸送機本身負載量較小或者空載工況下，設備松閘后要求其不能夠自動啟動。

2）當帶式輸送機輸送帶的負載較大時，在設備松閘后，要求其能夠以較小的加速度完成啟動，避免較大加速度對系統(tǒng)造成沖擊。

綜合上述兩項因素，在當前多電機或者單電機驅(qū)動的基礎上，應配有相應的軟啟動裝置。為了滿足工作面的運輸要求，一般選用多電機對設備進行驅(qū)動[3]。

1.2 帶式輸送機制動技術(shù)

制動系統(tǒng)為帶式輸送機的關(guān)鍵組成部分，一般的制動系統(tǒng)要求其可對制動力矩進行控制、具備斷電控制功能、可滿足井下防爆要求、具有節(jié)能運行的優(yōu)勢等。目前，可應用帶式輸送機制動系統(tǒng)的裝置包括有自冷盤式制動裝置、液力制動器、液黏制動裝置和液壓制動器等[4]。帶式輸送機制動方案要保證制動系統(tǒng)具有高可靠性，實現(xiàn)雙保險；要綜合考慮制動性能和成本。

2 帶式輸送機的設計

2.1 帶式輸送機基本參數(shù)的確定

本文所設計的帶式輸送機應用工作面參數(shù)如下：工作面走向長度，即運輸距離為3005 m。結(jié)合工作面的生產(chǎn)能力，要求帶式輸送機的運輸能力大于1800 t/h。此外，帶式輸送機的其他原始參數(shù)如表1 所示。

表1 帶式輸送機設計原始參數(shù)

2.1.1 帶式輸送機輸送帶的設計

輸送帶為直接承擔運輸任務的載體，合理完成輸送帶的選型是帶式輸送機設計的基礎。目前，煤礦生產(chǎn)中帶式輸送機輸送帶的普遍運速為1.25～4.00 m/s。本工程初步擬定帶速為3.15 m/s。

計算帶式輸送機輸送帶的寬度B：

式中：Q 為設備的運輸能力，取值為1800 t/h；K 為煤炭斷面系數(shù)，取值為452；v 為初步設定的運輸速度；γ為煤炭的容重，取值為0.9 t/m3；c 為工作面傾角對煤炭輸送量的影響系數(shù)，取值為0.97。

將上述參數(shù)代入式（1）中，得出帶式輸送機輸送帶的寬度為1200 mm。

同時，結(jié)合當前工作面常選用的輸送帶的類型，本工程選用型號為ST2500 型的輸送帶。

2.1.2 輸送帶的布置形式

本工程采用多電機對設備進行驅(qū)動。為了降低輸送帶的強度，本工程采用輸送帶頭部雙滾筒驅(qū)動的方案進行驅(qū)動。同時，將帶式輸送機的張緊裝置布置于驅(qū)動滾筒后部，有利于輸送帶的自動張緊功能的實現(xiàn)[5]。此外，在滿足設備運輸任務的情況下，要盡可能地降低成本。帶式輸送機各類托輥組之間的間距設置如表2 所示。

表2 帶式輸送機各類托輥的間距及直徑

綜上，得出帶式輸送機輸送帶的單位長度質(zhì)量為42.36 kg/m，物料的單位長度質(zhì)量為159 kg/m，托輥旋轉(zhuǎn)部分的單位長度質(zhì)量為10.21 kg/m。

2.2 減速器的選型設計

減速器選型的主要依據(jù)為傳動比i。

式中：n 為驅(qū)動電機額定轉(zhuǎn)速，取值為1485 r/min；D為驅(qū)動滾筒直徑，取值為1400 mm；v 為輸送帶運速，取值為3.15 m/s。

將上述參數(shù)代入式（2）中，得出所選型減速器的傳動比大于34.54。結(jié)合市面上減速器的類型，最終選取型號為B3SH15-35.5 的減速器，該型減速器的具體參數(shù)如表3 所示。

表3 B3SH15-35.5 減速器主要技術(shù)參數(shù)

2.3 其他裝置的選型設計

主要對制動器、軟啟動裝置進行選型設計。

1）制動器。根據(jù)《煤炭安全規(guī)程》的相關(guān)規(guī)定，要求所配置的制動器提供的制動力矩不得小于其實際生產(chǎn)中所需制動力矩的1.5 倍。結(jié)合驅(qū)動電機的最大制動力得出系統(tǒng)所需的制動力矩最小應為146718 N·m。因此，最終確定選型制動器的型號為KZP-1400，該型制動器所能提供的制動力矩為152000 N·m，配置制動力矩的臺數(shù)為兩臺。

2）軟啟動裝置。其主要作用是減小帶式輸送機在啟動階段對系統(tǒng)造成的沖擊。目前，針對帶式輸送機主要采用的軟啟動裝置為液力耦合器，結(jié)合該帶式輸送的額定功率，選用型號為YOTCK560 的軟啟動裝置。

3 結(jié)論

帶式輸送機為綜采工作面的主要運輸設備，實現(xiàn)帶式輸送機與綜采工作面生產(chǎn)能力、地質(zhì)條件等因素的匹配性設計，是保證工作面高效、安全運輸?shù)幕A。本文以實際綜采工作面為例，從理論層面完成了帶式輸送機的關(guān)鍵參數(shù)的設計，并完成相應關(guān)鍵裝置的選型。

1）滿足工作面運輸要求的輸送帶的寬度為1200 mm，確定輸送帶的型號為ST2500。

2）采用雙電機方式對輸送帶進行驅(qū)動，并采用頭部雙滾筒的驅(qū)動方式，對應驅(qū)動滾筒直徑為1400 mm，配置減速器的型號為B3SH15-35.5。

3）為帶式輸送機配置2 臺型號為KZP-1400 的制動器，型號為YOTCK560 配置軟啟動裝置。