煤矿带式输送机系统分析与设计

于涛，温龙，张海燕

(山东科技大学 机械电子工程学院，山东 青岛 266590)

煤矿带式输送机系统分析与设计

于涛，温龙，张海燕

(山东科技大学 机械电子工程学院，山东 青岛 266590)

针对DTII型带式输送机的选型标准，分析大倾角上运带式输送机选择部件的计算过程，对整个部件选型流程做出了详细论述。结合并从查阅相关资料入手，对输送机各个部件如皮带、滚筒、电动机等进行了设计计算与分析选择，组合装配成应用于指定环境条件下的带式输送机。综合考虑各种运输条件与工程要求整合出合理的选型方案，为大倾角长运距皮带机在井下工作提供理论支持，并为后续施工与控制设计打下基础。

带式输送机；上运；大倾角；运输条件

0 引言

带式输送机在煤矿中是一种常见实用的运输设备，其依靠着良好的稳定性，高自动化程度，较强的输送能力等特点，广泛应用于不同行业中。随着在煤矿设备中机械程度的提高，带式输送机在采矿运输中应用也逐渐增多，同时设备也要适应更多不同环境条件与运输要求下的工作。输送带、托辊、滚筒、制动器、张紧装置、减速器、电动机等是通用带式输送机的主要部件。根据特定的设计要求和问题，需要进行详细的设计计算选型，从而使输送机高效稳定的工作。

1 带式输送机的基本情况与参数

根据逐鹿煤矿原始资料及主要参数如表1所示。

表1 逐鹿矿大倾角上运带式输送机原始资料

井下优先选择整机定型带式输送机，根据井下使用条件和上运倾角，由于倾角是25°，在22°～28°之间，使用深槽托辊人字花纹输送带。机身为钢架固定式。煤矿井下必须选择阻燃输送带，选用橡胶贴面 。选用钢丝绳带参数如表2所示。

表2 所选输送带参数表

2 线路的初步设计

根据输送机工作环境及工作参数,确定输送机布置形式如图1所示，输送机驱动装置如图2所示。

图1 输送机布置图

1—电动机；2—柱销联轴器；3—液粘可控软起动装置；4—制动器；5—带逆止器的减速器；6—传动滚筒；7—驱动架图2 驱动装置示意图

3 带式输送机初步设计计算

1) 对于带速与带宽的选择：满足设计能力的带宽B1

表3 物料断面系数

表4 物料断面系数

满足块度条件的带宽B2对于未筛分过的物料：

B2≥2αmax+200=2×200+200=600mm

式中：αmax——物料平均块度的长尺寸，mm。

综合考虑Bmax={1000B1，B2}={576，600}=600mm

参考上式结果，考虑在大倾角运输距离远的情况下，为了避免皮带的跑偏与撒料，故选取800mm的带宽较为合适。

2) 滚筒作为带式输送机的重要组成部分，按照结构与功能不同分为传动滚筒、改向滚筒等。其直径应根据输送带的带芯层数来决定。传动滚筒直径大小的关键在于限制输送带绕过传动滚筒所产生的弯曲应力程度：

D0≥150d=150×6=900mm

基于上述设计，得到了CMV4000校正前后的图像，如图8，9所示。图8（a）是校正前的图像，有比较明显的竖状条纹，图8（b）是校正后的图像，竖状条纹消失。图8（c），（d）为校正前后图像像元像素值的三维图，从中可见，经过校正之后，图像像素值趋向均匀，竖状条纹得到了较好的消除。图8与图9为CMV4000分别在暗场和亮场的校正结果，从中可见，本文的校正方法在亮场与暗场均具有较好的适应性，能够满足实际应用需要。

式中，D0——传动滚筒直径；mmd——钢丝绳直径，mm。

考虑到花纹在绕过滚筒的变形量，取传动滚筒直径取D1=1000mm，表面菱形包胶。为补偿输送带因弯曲疲劳造成的破坏，滚筒的直径取值应该相应增大。综合其他因素考虑传动滚筒直径选择为1000mm。尾部改向滚筒直径一般比传动滚筒直径小一级，具体可取：D1=0.8D0=800mm。

3) 电动机数量与配比的选择

输送机的总牵引力：

F1=S12-S1+0.03×(S12+S1)=194301-78138+0.03×(194301+78138)=118163N

电动机功率:

其中S1，S12为输送带带首端与末端的摩擦力；K——电动机功率备用系数，取K=1.2；η——传动系统的工作效率。

选择电动机功率与数量应符合额定总功率Pe≥P；考虑到台数和单电动机功率符合各驱动滚筒牵引力配比；尽可能用同一型号电动机，以减少备用台数；多滚筒驱动牵引力的配比；

本机设计时考虑采用双滚筒驱动，在确定名义配比时考虑如下因素：1) 各驱动滚筒的摩擦驱动能力；2) 电动机功率与数量的分配；3) 配比是整数以便于分配电动机，充分利用其摩擦驱动能力；4) 输送带张力；

根据牵引力配比关系可确定电动机数量为1台，单台功率为280kW。选择Y355M-4三相异步电动机。

表5 电动机主要技术参数

4) 减速器的选型

根据输送带速度、传动滚筒直径以及电动机转速计算出减速器的传动比为：

初选DCY450-25型减速器，其标准传动比为16，名义中心距为450mm，输入输出1500/60，公称输入功率650kW。

5) 拉紧装置的选择

对于拉紧力的计算拉紧装置设于设备中段改向滚筒处，拉紧力为此滚筒上的两段输送带即图示第六段与第七段摩擦力之和，故拉紧力大小为：

PH=S6+S7=81548+84810=166358N

参考输送机布置图，拉紧装置位置在中间改向滚筒处，计算拉紧行程的公式如下：

ΔL=KL+(1～2)B=0.002×755+(1～2)×0.8=3.11m

式中：ΔL——拉紧行程，m；L——输送带长度；B——带宽，m；K——伸长系数，钢芯带取0.002。

本机具有输送距离长，输送角度大，矿井下工作并且属于上运机，考虑安全性等各方面问题，选用液压自动拉紧装置，主参数为：型号YZL2-80/15，拉紧力为166358N，拉紧行程为4m。

4 设计总结

经过计算与选型最终选取以下材料及参数：输送带型号ST2000，带宽800mm，线质量25.44kg/m2，静力安全系数为9.8；驱动滚动直径为1000mm，拉紧滚筒与其他改向滚筒直径为800mm；选用电动机型号为YBM355-4(280 kW)，功率配比为1∶1；软启动装置型号为YNRQD250/1500一台；减速器型号为DCY-450，传动比为25；制动系统型号为YWZ5-500，制出力矩2000～3600kN·m；液压拉紧装置YZL2-80/15，拉紧力166358N，拉紧行程为4m。

通过对带式输送机原始数据的分析，结合所给出的特定环境，确定出输送机的布置与驱动形式，从而确定后面选型计算的思路与形式。详细计算对其机械设备与部件的选择作出了参考，同时根据计算初步得到的设计结果可以为后续的施工与控制部分的设计打下基础。

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[5] 张蒲源，李荣旭，郭生民.带式输送机选型设计主要参数简便确定方法[J].现代营销，2011(2)：99-100.

Analysis and Design of Belt Conveyer System in Zhulu Coal Mine

YU Tao,WEN Long,ZHANG Hai-yan

(College of Mechanical and Electronic Engineering, Shandong University of Science and Technology, Qingdao 266590, China)

According to the criteria for selection of DTII belt conveyer,this paper analyses the calculating process of the belt conveyor of long-distance and big inclination and discusses the selection process of pars in detail.By consulting the relevant data,the design parameters of the each part of the conveyor is calculated and selected.Ultimately these parts are assembled on the belt conveyer according to given working environment.Taking every transport requirements and engineering applications into consideration,it offers its selection scheme and the theory support of its work procedure.It also lays the foundation of latter construction and control design.

belt conveyor;upward transport;big inclination;transportation conditions

于涛(1972-)，男，山东泰安人，副教授，博士，主要从事工程机械的设计和现代设计方法的研究。

TH12;TP273

B

1671-5276(2014)02-0051-02

2013-03-07