浅谈大倾角下运带式输送机设计

矿山机电装备有限责任公司 刘高明

浅谈大倾角下运带式输送机设计

矿山机电装备有限责任公司 刘高明

针对大倾角下运带式输送机的设计问题,分析了大倾角下运带式输送机的各种运行工况及采取的措施。提出解决问题的方法。

大倾角下运带式输送机设计

带式输送机是以胶带兼作牵引机构和承载机构的一种运输设备,由于它具有运输能力大,工作阻力小,耗电量低,单机运距可以很长,且维护简单方便等优良性能,因此,它在地面和矿井下得到广泛的应用。特别是长距离、大运量、大倾角的下运带式输送机,可大幅度地减少开采区的巷道工程量,降低基建费用和缩短施工周期,发电运行时还可向电网输电,具有较大的经济效益,是一种极具发展前途的节能设备[1]。下运时物料受重力或和其他不平稳的力的共同作用,有可能引起输送机失控超速、打滑、滚料和飞车等一系列安全隐患。下面就设计中应该注意的一些问题,浅谈一下自己的看法。

一、驱动布置

带式输送机的驱动布置方式的选择则应力求使输送带的张力最小。下运带式输送机中起发电机作用的电动机通常用来使输送机减速,决定其运行时输送带的张力特点,应尽量将驱动滚筒布置在尾部。必要时也可在空载段中间滚筒上布置驱动装置[2]。这样布置也可使输送机的输送带张力最小。

二、带速控制

由于有飞车的危险,设计者往往倾向于采用低带速,但低带速并不利于安全运行。运量相同时,采用2m/s带速与采用2.5m/s带速相比,胶带上的重量增加25%,这在受控运行状态中本无安全程度之别,但若带式输送机失控,物料重量大的显然发生严重飞车事故的危险性更大。低带速意味着要配用更大减速比的传动装置(滚筒直径也大)。在受控运行状态中,减速比的大小本无关安全程度,但若带式输送机失控,大减速比反过来就成了高增速比,使电机更易被毁损。因此,如无其他因素限制,不宜采用过低的运行速度。实例证明,运行速度至少取2.5m/s。

三、采用花纹输送带,加大承载托辊槽形角。

为了防止滚料现象的发生,通常采用花纹输送带和加大承载托辊槽形角,从而进一步增大物料内部和物料与输送带的摩擦力,深槽形托辊装置一般要有如下几个特点:(1)采用4个或5个标准托辊组成深槽托辊组,托辊具有互换性。(2)有4组托辊两两呈V字形布置,增加了侧压力,在装载量不大时时摩擦系数仍较大,物料不易下滑。(3)输送带在托辊装置内的弯曲半径较小,增加了托辊装置的摩擦因数。(4)托辊按照双排中心对称方式布置,有自动纠偏功能,运行过程中输送带不易跑偏。

四、增加运行阻力

在大倾角下运带式输送机中,增加运行阻力,也能有效减小圆周驱动力Fu。目前常用的增加运行阻力的方法,一是采用阻尼托辊,但效果不太理想;二是配置阻尼板,这种方法较常用,每米阻尼板产生的阻力[1]为:

式中τ——阻尼板与胶带间的摩擦系数;qB——每米输送带质量;qG——每米输送物料的质量;g——重力加速度;δ——输送机在运行方向上的倾斜角。

五、配置制动装置

下运带式输送机必须配置制动装置,其制动装置功能的完善、性能的好坏,直接影响着下运带式输送机的安全与可靠运行。对于大倾角下运带式输送机的制动技术而言,为保证正常停车和紧急停车需要,避免发生事故,不宜直接采用机械抱闸制动,而应采用可控制动装置。目前国内已应用和开发研究成功的可控制动装置主要有以下几种:盘式制动器,液力制动器、液压制动器和粘液可控制动器。

1.盘式制动器。盘式制动系统主要由机械盘闸和可控液压站组成,液压站采用了电液比例控制技术,所以制动系统的制动力矩可以根据工作需要自动进行调整,实现良好的可控制动。它具有制动力矩大、可调、动作灵敏、散热性能好、使用和维护方便等优点。但由于需要设置油泵站而导致体积较大。

2.液力制动装置。液力制动器实质上是一个涡轮固定,并对泵轮带动的高速液流产生巨大的阻力矩,使带式输送机减速运行的液力偶合器。它可以通过调整充液量来改变制动力矩的大小,实现下运带式输送机的可控制动功能。主要由带泵轮、涡轮的液力制动偶合器和液压冷却控制系统组成。它具有制动力矩大,可以调节的优点,但因配有泵站等设备,因此设备体积大。

3.液压制动装置。液压制动分为液压调压制动与液压调速制动。液压调压制动器的工作原理是将容积式油泵连接在带式输送机上,由主机拖动。当制动时,油泵将机械能转变为液压能,通过调节泵出口压力的大小就可以调整制动力矩的大小,从而实现带式输送机制动目的。其主要优点是制动力矩正比于调定压力,而且它与转速无关,故可将转速制动到零而无需设机械闸。

4.粘液可控制动装置。液粘可控制动装置工作原理与液体粘性可控软起动装置相同。它是利用摩擦片在粘性液体中的摩擦力来传递力矩的。为实现带式输送机各项制动性能要求,液粘可控制动装置采用常闭式结构。液粘可控制动装置结构简单,是目前较好的制动装置,特别适合应用于长距离、大功率的下运带式输送机上。

六、结语

各种各样的设备在实际使用中各有优点和特色。具体应用时,应根据它们的工作原理和工作特点,以及煤矿的具体情况而定。要本着安全性、可靠性、经济性,便于维护、配件容易购买互换性好的基本原则,综合普遍性、设备快速迁移性、使用寿命等综合因素做全面优化性组合分析,最好的设备不是价格最高的,而是综合性能与综合效益最佳的。在各方面综合指标考核中,安全生产是重中之重,有了安全才会有效益。

[1]董大仟等.大型带式输送机系统设计,起重运输机械,2006年第4期

[2]宋伟刚.散状物料带式输送机设计,沈阳:东北大学出版社,2000年版

[3]王锡法.大倾角角下运带式输送机制动技术及应用,煤矿机械,2008年第05期

[4]吴树裕.大倾角下运带式输送机的设计,煤矿机械, 2009年第08期

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