凹凸变坡的带式输送机研制

刘建军

(大同煤矿集团 机电装备公司中央机厂，山西　大同　037001)



凹凸变坡的带式输送机研制

刘建军

(大同煤矿集团 机电装备公司中央机厂，山西大同037001)

摘要结合同煤集团采煤工作面延伸到了石炭系煤层，底板倾角情况复杂多变，多数成波浪形，凹凸变化大的实际情况，对同煤集团云冈矿、晋华宫矿实际应用中既有上运段，又有下运段，同时还有水平段复杂工况下的带式输送机进行选型设计。阐述了凹凸变坡的长距离、大运量带式输送机的设计要点和驱动方案，提出了变坡皮带机可能出现的5种典型工况及应注意的问题，为凹凸变坡皮带机的设计提供了依据。

关键词凹凸变坡；带式输送机；典型工况；张紧装置；设计研制

随着大同煤矿集团产能提升和侏罗纪煤田逐渐枯竭，该集团采煤工作面延伸到了石炭系煤层。因此，必须对设备进行改进，其中较突出的是石炭系煤层底板倾角情况复杂多变，多数成波浪形，凹凸变化大，这就给承担煤炭运输主要任务的带式输送机设计带来了新课题。为了适应不断出现的凹凸变坡的复杂输送线路，必须对系统进行全面考虑，合理设计，为此笔者结合同煤集团中央机厂近年来为云冈矿、晋华宫矿等已实际应用的存在上运段、下运段，同时还有北平段复杂工况下的带式输送机选型设计过程，进行了分析研究以供同行借鉴。

1研讨过程

2008年以来，同煤集团煤机生产中心—中央机厂先后为云冈矿、晋华宫矿设计了固定带式输送机，据实际勘查，两矿工作环境分别为：

1) 晋华宫矿某运输巷仓长1 072 m，由0°、-10°、5°三个变坡段组成。其中，-10°下坡段全长93.6 m，5°上坡段全长102.8 m，巷道宽度3 m， 要求输送量1 200 t/h，见图1.

2) 云冈矿某运输巷全长793 m，由5°、0°、-15°、0°四个变坡段组成，垂直提升长度112 m，要求运输量1 000 t/h. 考虑到带式输送机输送距离长，运量大，采取了以下设计思路及方案：

图1　晋华宫矿运输巷底板示意图

a) 为使输送带最大张力点处的张力值尽可能小，从而最大限度降低胶带强度和价格，拉紧胶带，延长滚筒及其它部件的寿命，采用了多点驱动的方案。经过反复计算，主电机型号选定为3台YBS250-4，其中机头驱动装置由驱动部、机头架、卸煤架3部分组成。驱动部由2台YBS-250-4电机、联轴器和减速器组成，电机与减速器通过连接法兰分别联接到梅花闸轮联轴器两端，减速器输出轴和机头传动滚筒通过联轴器联接。两传动滚筒一主一副，主副滚筒由2台同型号减速机分别带动，所以两传动滚筒转速相等、方向相反。为保证满足传动方式，电机、减速器安装在同一传动机架上，通过底座支撑立底板上，由两传动滚筒包胶以增大与胶带摩擦力。中间驱动装置除由1台YBS250-4通过联轴器和减速器联接外，其余均与机头传动装置相同。

b) 考虑到2部皮带机最大倾角<20°，属于倾角小的长距离、大运量带式输送机系统，该设计采用了双滚筒多点驱动功率1∶2的功率配比，既满足煤矿井下变电所限制实现电机的分时启动，同时又降低了输送带的强度，且驱动部布置分别安装在机头部位，中间驱动装置在上下坡变换部位更加合理，见图2.

图2　皮带机绕带示意图

c) 变坡皮带机电机运行状态多变，一般有5种状态，即最大发电运行状态、最大电动运行状态、最大制动运行状态、满载运行状态及空载运行状态。其中最大发电运行状态一般发生在机尾部分满载，其它各处都处于空载情况下；最大电动运行状态则与之相反，一般发生在机尾部分空载，其它各处都处于满载的情况下；满载(空载)运行状态，发生在输送带各段部满载(或空载)情况下。对于最大发电运行状态，最大电动装置若考虑不周，可能发生急停与制动不住，飞车造成严重事故或电机负载超载电机堵转，闷车而烧伤现象，为此必须保证电机功率、张紧力和安全系数可满足各种状况，是变坡皮带机设计成功与否的关键所在。

故该设计为了保证拉紧力可靠，在紧跟驱动装置处安装带式输送机涨紧装置，选用了ZYL500Z液压自动拉紧装置，配合负荷传感器，取得了明显效果：

(1) 起动拉力。正常运行拉力可根据带式输送机张紧力的需要任意调节，安全实现起动要求。

(2) 响应速度快，拉紧装置通过油缸的快速伸缩，及时补充弹性带的弹性震荡，有效实现带式输送机的动态张紧，既减少了带式输送机起动时的冲击负荷，使启动平稳可靠，同时也可满足不同工况下的带式输送机张力，有效避免了拉紧装置对输送带的过张紧现象。

(3) 胶带张力过大时提供检测信号，以控制带式输送机自动停机和输送带打滑时自动增加拉紧力等保护功能。

(4) 结构紧凑，安装空间小。

(5) 与集控装置连接，实现对拉紧装置的远距离控制。

d) 为了防止电动机直接起动产生较大的起动电流，从而对电网冲击太大，采用了可控制软启动装置，即安装鼠笼式电动机、限矩型液力耦合器，改善了电动机起动性能，从而延长了电机寿命，同时由于液力耦合器具有无极调速的功能，达到加速度可控的目的，保证了带式输送机多机起动，具有良好的启、制动性能。

e) 为了保证带式输送机运行平稳，在各个变坡段、中间架设计时，设计了高度不同的加强支腿与中间价螺栓联接。同时为了卸煤方便，在机头卸煤架伸出去一个卸煤臂，重段皮带运来负荷，在卸载臂卸下，皮带在卸载滚筒，返回到传动滚筒，在卸载滚筒下面装有皮带清扫装置，随时清除卸载后粘在胶带上的煤屑煤面。

2使用状况效果

以上2部带式输送机设计完成后，一次安装成功，经过几年的运行表明，该机在设计上做到了优化合理，运行平稳，停车及制动可靠，重载启动也达到了用户要求，总体性能和各项指标都满足了使用要求。

未来企业运输设备有待于向大功率、大倾角、长距离和大运量发展。该设计证明：

1) 带式输送机设计驱动功率和张紧力设计必须满足各种运行状态的要求。

2) 凹凸变坡时，必须考虑各种工况，尤其是最大发电、最大电动工况时的制动要求，以防止电机闷车，带式输送机飞车故障的发生。

参考文献

[1]乔玉玲，陈新建，郭德礼.多点变坡长距离带式输送机的设计计算[J].现代制造技术与装备，2008(6)：15-17.

·专题综述·

(E-mail)435910172@qq.com

·技术经验·

(E-mail)1737122209@qq.com

[2]周满山，于岩，张媛，等.带凹凸变坡的带式输送机设计[J].矿山机械，2001(6)：54-55.

Blet Conveyor Design with Concave and Convex Slope Variable

LIU Jianjun

AbstractCombined with the situation of the Datong coal group mining face extends to the Carboniferous coal seam,floor angle complex ,the majority of the wave shaped Concave-convex variable large, belt conveyor was designed under the actual complicated application for Datong group Yungang and Jinhuagong coal mine both Upward transportation period and downward transportation period, as well as horizontal section conditions,the existing transport section,describes the design key points and drive scheme in long distance, large capacity of concave and convex slope changing of belt conveyor,puts forward five kinds of typical working condition of variable slope belt machine may appear and the problems should be paid attention to,provides practical basis for design concave convex changes variable slope belt.

Key wordsConcave-convex variable slope; Belt operating conditions; Tensioning device; Design

作者简介：彭朝霞(1975—)，女，山西平遥人，2010年毕业于太原科技大学，工程师，主要从事机械工艺的编写及现场技术指导工作 杨军(1967—)，男，山西朔州人，1992年毕业于中国地质大学，工程师，主要从事煤矿矿井设计工作

收稿日期：2015-02-25 2015-02-12

中图分类号：TD528+.1

文献标识码：B

文章编号：1672-0652(2015)04-0040-02