大傾角帶式輸送機

我國煤炭工業(yè)領(lǐng)域設計和建設的礦井正向大型化方向發(fā)展，促使長距離大傾角皮帶輸送機越來越多。一般而言，大傾角是指上運傾角18°～28°和下運傾角 16°～25°的輸送傾角。如果傾角超過18°，在輸送過程中容易出現(xiàn)滾料和物料下滑問題，導致物料無法進行正常輸送，從而造成機尾堆煤現(xiàn)象；如果傾角超過 25°物料下滑會對輸送設備和巷道內(nèi)的人員安全造成威脅。目前國內(nèi)長距離帶式輸送機的設計大多采用深槽式帶式輸送機，承載托輥采用雙排V形深槽托輥組，驅(qū)動方式為頭部集中驅(qū)動。采用深槽型帶式輸送機可用普通輸送帶實現(xiàn)大傾角運輸， 傳動、清掃、制造均較方便；但是這種驅(qū)動方式易導致輸送帶強度高，而強度較高的輸送帶易在V形深 槽托輥組的側(cè)托輥間拐角處產(chǎn)生縱向撕裂，成槽性 能差。針對該問題，本文通過工程實例進行分析，對長距離大傾角皮帶輸送機設計問題進行了探討。

擬設計的某礦主斜井大傾角皮帶輸送機的輸送距離 L=1780 m，運量Q=650t/h，輸送傾角β＝25°，帶寬 B=1 200 mm，帶速 v=3.15 m/s。

1 HHE節(jié)能輕型鋼絲繩芯輸送帶的選用

1.1基本參數(shù)

基本參數(shù)如下

物料線質(zhì)量 qd/kg?m-1 57.32

上分支運行阻力系數(shù) ω′0.04

下分支運行阻力系數(shù) ω″0.025

上托輥旋轉(zhuǎn)線質(zhì)量 qt′/kg?m 12.225

下托輥旋轉(zhuǎn)線質(zhì)量 qt″/kg?m-1 5.32

傳動滾筒和膠帶之間的摩擦系數(shù) μ 0.35

驅(qū)動滾筒的圍包角 α/(°) 180 1.2

關(guān)鍵點張力計算

系統(tǒng)布置示意圖如圖1所示，采用頭部集中驅(qū)動方式，尾部重力絞車拉緊。利用傳統(tǒng)的逐點張力法進行設計，首先依據(jù)垂度條件進行計算，然后校核各驅(qū)動滾筒的摩擦條件。設計時，預選傳統(tǒng)ST型鋼絲繩芯輸送帶ST6300和新型HHE鋼絲繩芯輸送帶HHE4500兩種類型輸送帶，計算結(jié)果如表1所示。

由表1可知，HHE4500 和ST6300都能夠滿足輸送帶強度要求。相比較而言，ST6300輸送帶帶厚32 mm， 難以實現(xiàn)雙排V形深槽型托輥組的結(jié)構(gòu)布置,無法進行物料提升，所以ST6300輸送帶不滿足設計要求。另一方面，預選HHE4500輸送帶，輸送機軸功率降低約 11.5%，節(jié)能降耗效果明顯。經(jīng)比較，該礦帶式輸送機選用HHE節(jié)能輕型鋼絲繩芯 輸送帶。HHE節(jié)能輕型鋼絲繩芯輸送帶是青島某橡公司研發(fā)的新型鋼絲繩芯輸送帶，具有接頭強度高、成槽性好、帶體重量輕、抗刺穿等諸多優(yōu)點。表1頭部集中驅(qū)動計算結(jié)果表圖1頭部集中驅(qū)動帶式輸送機布置示意圖 注：圖中 １～１２ 為該帶式輸送機系統(tǒng)的關(guān)鍵受力點，PＨ 拉緊力。 2 中間驅(qū)動布置方案的確定及比較分析 目前長距離大傾角帶式輸送機的常規(guī)布置方案有 3 種。

（1）頭部集中驅(qū)動輸送機布置方案巷道內(nèi)布置1臺輸送機，采用頭部集中驅(qū)動；布置示意圖如圖1所示，選用節(jié)能輕型鋼絲繩芯輸送帶HHE4500,計算結(jié)果如表1 所示。

（2）前后搭接2條輸送機布置方案巷道內(nèi)前后搭接布置2臺輸送機，每條輸送機采用頭部集中驅(qū)動。在該方案中，輸送距離 L=1 780 m，因此每臺輸送機的輸送距離應為總長度的 1/2，其他基本參數(shù)同 1.1。 每臺輸送機的系統(tǒng)布置和方案 （1）完全相同，如圖 1 所示，計算結(jié)果如表2所示。表2前后搭接每臺輸送機計算結(jié)果表

（3）中間驅(qū)動輸送機方案巷道內(nèi)布置 1 臺輸送機，采用中間驅(qū)動技術(shù)。中間驅(qū)動技術(shù)是把驅(qū)動功率的一部分放在帶式輸送機的中間段，使驅(qū)動功率分散開來，降低輸送帶運行時的最大張力和輸送帶強度要求，進而降低帶式輸送機制造成本的一種技術(shù)。目前，應用最為成功的是滾筒卸載式中間驅(qū)動技術(shù)和直線摩擦式中間驅(qū)動技術(shù)，本文應用的是滾筒卸載式中間驅(qū)動技術(shù)。與頭部集中驅(qū)動一樣， 卸載滾筒式中間驅(qū)動方式其驅(qū)動滾筒相遇點的張力和分離點的張力滿足歐拉公式。相遇點和分離點張力的差值即為中間驅(qū)動滾筒所能傳 遞的牽引力。采用卸載滾筒式中間驅(qū)動技術(shù)，輸送帶張力增大到中間驅(qū)動裝置作用點時，達到一極大值，隨后開始下降，直至脫離中間驅(qū)動裝置，輸送帶張力又開始線性增加至機頭處。這樣，機頭處輸送帶張力的最大值與頭部集中驅(qū)動相比會有較大的降低，從而降低輸送帶的強度要求。 輸送機的驅(qū)動裝置及供電配套設備放置于輸送機機頭部和中間驅(qū)動處。

圖 2 中間驅(qū)動帶式輸送機系統(tǒng)布置示意圖

中間驅(qū)動主斜井帶式輸送機系統(tǒng)布置示意圖如圖2所示，在大約1/2輸送距離處，增加一中間驅(qū)動卸載滾筒，L1為中間驅(qū)動卸載滾筒與尾部改向滾筒間的距離。 經(jīng)計算，L1=660～975 m，本設計取 L1=900 m。該方案的計算結(jié)果如表 3 所示。

表 3 中間驅(qū)動輸送機計算結(jié)果表

（4）確定布置方案 綜合對比上述3個方案， 從滿足設計要求角度出發(fā)，方案（1）、方案（2）和方案（3）都能滿足設計要求。采用方案（2）輸送距離短，輸送帶強度低；但是系統(tǒng)復雜，帶載停車時易造成轉(zhuǎn)載點堵煤，輸送機管理難度大；另一方面，硐室開拓及支護困難，需要龐大的搭接硐室，總投資較高。方案（1）和方案（3）只需要 1 臺帶式輸送機，監(jiān)測和管理較為方便，不存在中間 轉(zhuǎn)載所帶來的堵煤問題，輸送帶整體投資相對較少。若采用方案（1），頭部集中四驅(qū)動，最大張力 884 603 N，輸送帶類型HHE4500，裝機功率4×630 kW，驅(qū)動單元較為龐大。 若采用方案（3），最大張力 550 616 N，輸送帶類型HHE 3150，裝機功率6×355 kW。 與方案（1）相比較，鋼絲繩芯輸送帶降低3個規(guī)格，既可以降低輸送帶強度，又能降低帶式輸送機的制造成本。 經(jīng)綜合比較，與礦方協(xié)議，采用方案（3）中間驅(qū)動輸送機布置方案。

3 結(jié)語

該帶式輸送機2014年投入運行，自運行以來，設備運行可靠，達到了設計要求。該設計通過采用新型鋼絲繩芯輸送帶和中間驅(qū)動技術(shù)取得顯著的經(jīng)濟效益。 （1）投資省與采用頭部集中驅(qū)動方案相比，鋼絲繩芯輸送帶規(guī)格降低3個檔次， 按目前國內(nèi)市場 鋼絲繩芯輸送帶價格，可節(jié)省大量輸送帶投資成本。

（2）運行成本低 與機頭集中驅(qū)動方案相比，節(jié) 省功率 202 kW（軸功率的 10%），每天運行 16 h，工作時間 300 d/a，節(jié)電達 969 600 kW?h/a，節(jié)省電費約 97 萬元/a。

（3）輸送機的部件成本低相比集中驅(qū)動，中間驅(qū)動主斜井大傾角皮帶輸送機的滾筒、托輥、機架、張緊車 等部件受力都降低很多，對型材、結(jié)構(gòu)要求降低，易于加工制造，經(jīng)統(tǒng)計，這些部件可節(jié)省約5%的輸送機成本。

文章來源：www.hctsj.com

原文地址：www.zds66.com/article/cjldqjpd.html

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