大傾角帶式輸送機(jī)

我國(guó)煤炭工業(yè)領(lǐng)域設(shè)計(jì)和建設(shè)的礦井正向大型化方向發(fā)展，促使長(zhǎng)距離大傾角皮帶輸送機(jī)越來越多。一般而言，大傾角是指上運(yùn)傾角18°～28°和下運(yùn)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(dǎo)致物料無法進(jìn)行正常輸送，從而造成機(jī)尾堆煤現(xiàn)象；如果傾角超過 25°物料下滑會(huì)對(duì)輸送設(shè)備和巷道內(nèi)的人員安全造成威脅。目前國(guó)內(nèi)長(zhǎng)距離帶式輸送機(jī)的設(shè)計(jì)大多采用深槽式帶式輸送機(jī)，承載托輥采用雙排V形深槽托輥組，驅(qū)動(dòng)方式為頭部集中驅(qū)動(dòng)。采用深槽型帶式輸送機(jī)可用普通輸送帶實(shí)現(xiàn)大傾角運(yùn)輸， 傳動(dòng)、清掃、制造均較方便；但是這種驅(qū)動(dòng)方式易導(dǎo)致輸送帶強(qiáng)度高，而強(qiáng)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(duì)該問題，本文通過工程實(shí)例進(jìn)行分析，對(duì)長(zhǎng)距離大傾角皮帶輸送機(jī)設(shè)計(jì)問題進(jìn)行了探討。

擬設(shè)計(jì)的某礦主斜井大傾角皮帶輸送機(jī)的輸送距離 L=1780 m，運(yùn)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(yùn)行阻力系數(shù) ω′0.04

下分支運(yùn)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(dòng)滾筒和膠帶之間的摩擦系數(shù) μ 0.35

驅(qū)動(dòng)滾筒的圍包角 α/(°) 180 1.2

關(guān)鍵點(diǎn)張力計(jì)算

系統(tǒng)布置示意圖如圖1所示，采用頭部集中驅(qū)動(dòng)方式，尾部重力絞車?yán)o。利用傳統(tǒng)的逐點(diǎn)張力法進(jìn)行設(shè)計(jì)，首先依據(jù)垂度條件進(jìn)行計(jì)算，然后校核各驅(qū)動(dòng)滾筒的摩擦條件。設(shè)計(jì)時(shí)，預(yù)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(jì)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(qiáng)度要求。相比較而言，ST6300輸送帶帶厚32 mm， 難以實(shí)現(xiàn)雙排V形深槽型托輥組的結(jié)構(gòu)布置,無法進(jìn)行物料提升，所以ST6300輸送帶不滿足設(shè)計(jì)要求。另一方面，預(yù)選HHE4500輸送帶，輸送機(jī)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(jī)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(qiáng)度高、成槽性好、帶體重量輕、抗刺穿等諸多優(yōu)點(diǎn)。表1頭部集中驅(qū)動(dòng)計(jì)算結(jié)果表圖1頭部集中驅(qū)動(dòng)帶式輸送機(jī)布置示意圖 注：圖中 １～１２ 為該帶式輸送機(jī)系統(tǒng)的關(guān)鍵受力點(diǎn)，PＨ 拉緊力。 2 中間驅(qū)動(dòng)布置方案的確定及比較分析 目前長(zhǎng)距離大傾角帶式輸送機(jī)的常規(guī)布置方案有 3 種。

（1）頭部集中驅(qū)動(dòng)輸送機(jī)布置方案巷道內(nèi)布置1臺(tái)輸送機(jī)，采用頭部集中驅(qū)動(dòng)；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(jì)算結(jié)果如表1 所示。

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

（3）中間驅(qū)動(dòng)輸送機(jī)方案巷道內(nèi)布置 1 臺(tái)輸送機(jī)，采用中間驅(qū)動(dòng)技術(shù)。中間驅(qū)動(dòng)技術(shù)是把驅(qū)動(dòng)功率的一部分放在帶式輸送機(jī)的中間段，使驅(qū)動(dòng)功率分散開來，降低輸送帶運(yùn)行時(shí)的最大張力和輸送帶強(qiáng)度要求，進(jìn)而降低帶式輸送機(jī)制造成本的一種技術(shù)。目前，應(yīng)用最為成功的是滾筒卸載式中間驅(qū)動(dòng)技術(shù)和直線摩擦式中間驅(qū)動(dòng)技術(shù)，本文應(yīng)用的是滾筒卸載式中間驅(qū)動(dòng)技術(shù)。與頭部集中驅(qū)動(dòng)一樣， 卸載滾筒式中間驅(qū)動(dòng)方式其驅(qū)動(dòng)滾筒相遇點(diǎn)的張力和分離點(diǎn)的張力滿足歐拉公式。相遇點(diǎn)和分離點(diǎn)張力的差值即為中間驅(qū)動(dòng)滾筒所能傳 遞的牽引力。采用卸載滾筒式中間驅(qū)動(dòng)技術(shù)，輸送帶張力增大到中間驅(qū)動(dòng)裝置作用點(diǎn)時(shí)，達(dá)到一極大值，隨后開始下降，直至脫離中間驅(qū)動(dòng)裝置，輸送帶張力又開始線性增加至機(jī)頭處。這樣，機(jī)頭處輸送帶張力的最大值與頭部集中驅(qū)動(dòng)相比會(huì)有較大的降低，從而降低輸送帶的強(qiáng)度要求。 輸送機(jī)的驅(qū)動(dòng)裝置及供電配套設(shè)備放置于輸送機(jī)機(jī)頭部和中間驅(qū)動(dòng)處。

圖 2 中間驅(qū)動(dòng)帶式輸送機(jī)系統(tǒng)布置示意圖

中間驅(qū)動(dòng)主斜井帶式輸送機(jī)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(dòng)卸載滾筒，L1為中間驅(qū)動(dòng)卸載滾筒與尾部改向滾筒間的距離。 經(jīng)計(jì)算，L1=660～975 m，本設(shè)計(jì)取 L1=900 m。該方案的計(jì)算結(jié)果如表 3 所示。

表 3 中間驅(qū)動(dòng)輸送機(jī)計(jì)算結(jié)果表

（4）確定布置方案 綜合對(duì)比上述3個(gè)方案， 從滿足設(shè)計(jì)要求角度出發(fā)，方案（1）、方案（2）和方案（3）都能滿足設(shè)計(jì)要求。采用方案（2）輸送距離短，輸送帶強(qiáng)度低；但是系統(tǒng)復(fù)雜，帶載停車時(shí)易造成轉(zhuǎn)載點(diǎn)堵煤，輸送機(jī)管理難度大；另一方面，硐室開拓及支護(hù)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(tái)帶式輸送機(jī)，監(jiān)測(cè)和管理較為方便，不存在中間 轉(zhuǎn)載所帶來的堵煤?jiǎn)栴}，輸送帶整體投資相對(duì)較少。若采用方案（1），頭部集中四驅(qū)動(dòng)，最大張力 884 603 N，輸送帶類型HHE4500，裝機(jī)功率4×630 kW，驅(qū)動(dòng)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(jī)功率6×355 kW。 與方案（1）相比較，鋼絲繩芯輸送帶降低3個(gè)規(guī)格，既可以降低輸送帶強(qiáng)度，又能降低帶式輸送機(jī)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(dòng)輸送機(jī)布置方案。

3 結(jié)語

該帶式輸送機(jī)2014年投入運(yùn)行，自運(yùn)行以來，設(shè)備運(yùn)行可靠，達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。該設(shè)計(jì)通過采用新型鋼絲繩芯輸送帶和中間驅(qū)動(dòng)技術(shù)取得顯著的經(jīng)濟(jì)效益。 （1）投資省與采用頭部集中驅(qū)動(dòng)方案相比，鋼絲繩芯輸送帶規(guī)格降低3個(gè)檔次， 按目前國(guó)內(nèi)市場(chǎng) 鋼絲繩芯輸送帶價(jià)格，可節(jié)省大量輸送帶投資成本。

（2）運(yùn)行成本低 與機(jī)頭集中驅(qū)動(dòng)方案相比，節(jié) 省功率 202 kW（軸功率的 10%），每天運(yùn)行 16 h，工作時(shí)間 300 d/a，節(jié)電達(dá) 969 600 kW?h/a，節(jié)省電費(fèi)約 97 萬元/a。

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

文章來源：www.hctsj.com

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