大倾角上运带式输送机及其关键技术

2013-10-22郭正达

山西煤炭 2013年4期

郭正达

（山西孝义西山德顺煤业公司，山西孝义 032300）

目前大倾角上运带式输送机有：国外主要采用压带式、隔板式、管状式输送机[1-3]，它对输送带和清扫器的性能要求较高，生产和维修周期也长；国内主要采用深槽角式输送机，它对输送带和清扫器要求不高。现时存在的主要问题是：采用电软启动和调速型液力偶合器软启动、拉紧采用重锤和绞车，很难实现动态响应和控制。针对以上问题，我们研发了变频调速装置软启动和自动液压拉紧[7]技术，实现了皮带机的动态响应和控制。

1 大倾角上运带式输送机的技术参数

根据山西孝义德顺东冀上仓的实际情况，主要技术参数如下：运输物料，原煤；物料最大粒度300mm；输送量Q=900 t/h；输送带运行速度：v=2.5 m/s；倾角β=0～25°；输送带带宽B=1 200 m；输送斜长L=550 m；提升高度H=120 m；供电电压660/1 140 V、127 V；输送带ST/S1600。

2 大倾角上运带式输送机的方案确定

针对东冀上仓输送机的实际情况，按经济合理、安全可靠原则，经多种方案分析后确定图1方案。整机布置采用机头独立卸载+机头双滚筒、双驱动+尾部拉紧的形式；为防止滚料采用25～60°深槽形托辊组，并在适当位置安装挡煤装置，防止大煤块下滚。带式输送机的辅助部分：集控和保护、软启动装置。

3 大倾角上运带式输送机的设计选型

3.1 设计计算

图1 带式输送机整机布置方案

依据MT467-1996[4]，选取带式输送机的最恶劣工况(满载运行工况)计算。输送带运行的总阻力应与传动滚筒的圆周力相等。圆周力F=FH+FN+Fst+Fs=164553N。其中：FH为主要阻力；FN为附加阻力；Fst为倾斜阻力；Fs为特种阻力。逐点张力计算见图2。

图2 输送带缠绕简图

功率配比1：1；摩擦系数μ=0.3；传动滚筒围包角ω＝200；动载荷系数Ka＝1.4；最小张力出现位置判断：机头第二驱动后 (S2min)。各特征点张力：S2=62 275 N；S3=62 275 N；S4=64 766 N；S5=35 420 N；S6=36 837 N；S7=223189 N；S8=232 117 N；S9=232 117 N；S10=241 402 N；S1=62285N。

打滑验算：经验算S2满足传动滚筒传递圆周力所需的最小张力，保证输送带不打滑。校核：经校核该机的带速、带宽、带强、运量，均满足设计要求。

3.2 选型计算

1）传动滚筒的选型计算。按弯曲应力计算传动滚筒直径D=700 mm；按面比压计算传动滚筒直径D=805 mm；据此，选取传动滚筒直径D=1000mm。传动滚筒扭矩：61700N/m；传动滚筒最大合力：412517N。

2）驱动装置的选型计算。

电动机的选型计算：传动滚筒轴功率P1＝10-3FV＝412 kW；电动机功率P=KdP/=609 kW；选用2×315 kW，转速1480r/min，电动机型号YBBP-355L2-4。

减速器的选型计算：减速器速比i=78.5×D÷V＝31.4；取减速器速比i=31.5，减速器型号M3PSF80+2FAN。

联轴器的选型计算：高速联轴器公称扭矩Tg≥9 550×P÷1 480×2＝4 065 N，型号6100T10；低速联轴器公称扭矩 Td≥9 550×P÷1 480×i×1.6＝102 443 N，型号6180T10。

3）制动器和逆止器的选型计算。制动力FBA≥1.5(FSTmax-FHmin)=201491N；制动器型号KPZ-1200/89。

逆止力矩ML=FBA×D÷2＝105 000 Nm；逆止器型号DSN090。

4）拉紧装置的选型计算。拉紧力Fsp=S5+S6=72257N；拉紧行程L=4.9 m；自动液压拉紧装置型号ZYJ-320/11.5D。

4 关键技术

1）防止物料滚动的措施。目前大倾角带式输送机有四种：①压带式输送机（图3）的原理是利用气囊充气带动压辊对覆盖带形成压力，增加物料的受力和受力面积，达到防止物料滚动的目的，其结构成本高，对物料平均粒度要求严。②管状式输送机（图4）的原理是利用正多边形托辊组，使输送带形成封闭的圆管状，达到输送物料目的，制造维护简单，但输送带的成本高。③隔板式输送机（图5）的原理是利用隔板形成封闭的小煤仓，防止物料滚动、提高起动加速度；由于输送带上有格板，需特制的回空托辊，使得输送带结构复杂、制造维护的成本高。④深槽角式输送机（图6）的原理是利用深槽形成的托辊经输送带对物料产生夹持力，达到输送物料目的，它的结构简单、使用维护方便。经分析对比，煤矿井下采用深槽角式输送机优点较多，可用普通胶带实现大倾角运输，并能满足中间多点装卸要求，传动、清扫、防跑偏较简单，制造方便、维护简单，成本也低。

图3 压带式输送机

图4 管状式输送机

图5 隔板式输送机

图6 深槽角式输送机

图7 跨步式头部漏斗结构

2）变频调速装置[5]的主要特点：优越的软起动、软停止特性；平稳的重载起动；电机的功率平衡；其它优越的性能和保护功能。例如：①变频器自身具备的过流、过载、过压、欠压、短路、过热等保护；并有故障记忆功能，能保留最近10次故障的功能号码和最后一次故障的参数；因其有平滑的起动性能，可取消系统中的液力偶合器，采用电机与减速器直接联接。②可运行在低速验带检修状态下。③平滑的启动性能大大降低了启动冲击对胶带运输机械系统的影响，延长了胶带卡、托辊、滚筒的使用寿命，减少了维护工时的投入；胶带可降低一个强度标号等级，并且最大限度地避免断带事故的发生。④启动电流小。⑤具有远方操作及多机同步启动功能。

3）自动液压拉紧装置[6]的主要特点：①拉紧力调节范围宽。②高速的动态响应性能。③保护功能齐备。④实现无人值守。⑤节能、降耗。⑥结构紧凑、安装空间小。

4）带式输送机物料的装卸[7]。东冀上仓带式输送机采用尾部多点装料和头部卸料的方式，因其头部空间和卸料的特殊要求，头部漏斗设计是本次研发设计的一个重点。见图7，漏斗的中间有一个翻板，可通过拉杆拉转翻板来关闭其中一个溜槽，通常情况下原煤主要通过跨步溜槽进入主井煤仓，当主井煤仓满后，拉转翻板关闭跨步溜槽同时打开直通溜槽，使煤流入可逆配仓带式输送机。