中间驱动技术在长距离顺槽带式输送机配用设计研究

李建+刘鹏+陈欢

摘 要：通过对长距离顺槽伸缩带式输送机的设计计算，分析中间驱动技术的实际张力数据，通过中间驱动的应用最大张力点减少将近30%。这样有效降低了带强、提高了皮带的安全运行系数、降低了输送机的前期投资成本，而且中间驱动技术可与长运距可伸缩类型的带式输送机相配使用。中间驱动技术在顺槽带式输送机中的应用可获得良好的技术和经济效益，并具有一定推广价值。

关键詞：带式输送机 中间驱动技术 应用设计计算

中图分类号：TH22 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）02（c）-0086-03

Abstract： Through the long distance along the groove of the telescopic belt conveyor design and calculation， the analysis of the actual tension data of middle drive technology， through the application of the intermediate drive maximum tension point reduce nearly 30%. Reduced with strong， effective improve the safe operation of the coefficient of the belt， reduces the initial investment cost of conveyor. And drive technology in the middle and long distance of scalable type belt conveyor used suitably. Intermediate drive technology in the application of suitable trough belt conveyor can get good technical and economic benefits and has certain popularization value.

Key Words： Belt conveyor； The middle drive technology； Application of design calculation

随着煤矿开采技术的不断进步和现代社会对能源要求的不断增加，带式输送机被广泛应用于煤炭当中。伴着煤矿机械化水平提高，煤矿井下采煤工作面不断延伸，煤矿主井及大巷运输逐渐向长运距、大运量带式输送机方向发展。由于运输距离越长，胶带张力就会越大，现有煤矿带式输送机设计大部分将驱动采用集中布置形式放置在机头附近，这样为使带式输送机安全运行，必须选用高强度的胶带，相应主要部件规格型号进一步提高，较大程度上增加了制造成本。为适应现行的煤炭形式不得不采用性价比更为高的方案布置形式。中间驱动技术通过驱动装置分别输出驱动力的方法可有效降低长距离带式输送机的张力值，降低胶带强度，便可有效降低制造成本且不影响使用效果，在煤炭运输中得到广大用户的认可和推崇。

1 应用案例分析

通过黑梁煤矿掘进巷用伸缩带式输送机的设计计算，介绍中间驱动技术的使用对张力及胶带强度的变化影响。

原始参数：（1）运量：Q=300 t/h；（2）运距：L=2 500 m；（3）倾角：2°～3°；（4）物料种类：原煤，块度0～300 mm；（5）煤质容量：ρ=0.9 t/m3；（6）带宽：B=1 000 mm；（7）带速：v=2.5 m/s；（8）胶带强度：PVG1400；（9）供电电压：U=660 V/1 140 V。综合各种因素，初步设计为2个方案。

（1）方案一：集中驱动布置设计。（驱动电机全部放置在机头附近）

布置形式如图1所示。

经计算可知：正常运行时，圆周驱动力Fu=105.15 kN，轴功率262.875 kW。

按逐点张力计算法计算得：（单位：kN）

S1=21.96；S2=22.36；S3=27.36；S4=19.45；S5=20.23；S6=122.22；S7=127.11。

由计算可知：头部改向滚筒合力F1=S6+S7=249.33 kN。

计算胶带拉伸强度：1 525.33 N/mm>σd

其中：n1为输送带安全系数；σ为带芯拉断强度，N/mm；PVG1400型带，σd=1 500 N/mm；B为带宽，mm。

（2）方案二：中间驱动布置设计。（头部附近放置2个驱动电机，中间1 600 m处放置一个驱动电机）

布置形式如图2所示。

经计算可知：正常运行时，圆周驱动力Fu=108.88 kN，轴功率272.2 kW。

按逐点张力计算法计算得：（单位：kN）

S1=20.94；S2=91.54；S3=95.2；S4=22.6；S5=27.42；S6=21.62；S7=22.47。

由计算可知：头部改向滚筒合力F1=S2+S3= 186.74 kN。

计算胶带拉伸强度：1 142.4 N/mm<σd

其中：n1为输送带安全系数；σ为带芯拉断强度，N/mm；PVG1400型带，σd=1 500 N/mm；B为带宽，mm。

综上计算可知：根据计算合力比较，方案一头部改向滚筒合力为249.33 kN，方案二头部改向滚筒合力为186.74 kN，通过比较方案二比方案一头部改向滚筒合力降低25%，根据选型方面考虑，方案二可以根据DTⅡ（K）选型手册选择DTⅡ04B5162型号改向滚筒许用合力达到滚筒实际合力，但如若选用方案一则必须经过较大型号滚筒改制加工才能达到滚筒实际合力，手册中没有相关型号；根据计算胶带强度比较，方案一计算胶带强度大于矿方所提供的胶带PVG1400纵向拉断强度，如需实现带式输送机的安全运行，需要加大胶带型号为PVG1600，增加了制造成本，方案二计算胶带强度小于矿方所提供的胶带PVG1400纵向拉断强度，满足静态设计安全系数要求，此方案无需更换胶带便可实现带式输送机的安全运行。

方案一带式输送机胶带张力由机尾线性增大至机头，这样驱动滚筒趋入点的胶带张力就很大。而采用滚筒卸载式中间驱动装置后，胶带张力机尾线性到中间驱动装置处，张力达到极大值，随后在驱动装置出力情况下开始下降，胶带张力再次从中间驱动处线性增大至机头，由中间驱动装置分担部分阻力，张力在机头驱动处相比减少很多。针对2个方案的张力比较由图3、图4来分别说明。

方案一与方案二最大张力点均在机头卸载部分，但是方案二最大张力比方案一最大张力减少将近30%。这样有效降低了带强、提高了皮带的安全运行系数、降低了胶带的成本，经过综合对比方案二明显优于方案一，较大程度上节约投资成本并且满足带式输送机运行使用要求。得到矿方认可，使用后并得到一致好评。

2 中间驱动技术的优点及注意事项

优点：（1）因为部分驱动布置于中间位置，由各中间驱动装置分组出力，使胶带经过中间驱动时张力值因为驱动力的影响而降低，这样胶带在机头处的张力与机头集中驱动布置会有较大程度的降低，所以整体胶带拉伸强度大幅度降低。既能增大胶带的运行安全系数，又能降低带式输送机的整体造价，对于长运距、大运量的带式输送机具有重要意义。（2）中间驱动结构简单，可与长运距可伸缩性带式输送机相配使用，可以根据带式输送机运输距离的变化适当增加或减少中间驱动装置的数量，避免了多条带式输送机之间的搭接问题，有较好的应用和推广价值。

注意事项：（1）合理分配输送机的功率。功率分配影响到输送机的张力变化，对整机而言，头部驱动依然是输送机的主驱动部分，中间驱动仅仅是辅助性的驱动装置。黑梁煤矿所采用的驱动布置为头部驱动功率与中间驱动功率之比为2∶1，头部驱动占2/3，发挥头部主驱动作用，保证输送机运行的稳定性。（2）使用液力偶合器装置实现各驱动电机功率平衡和带速同步。由于电动机特性的差异和制造质量、表面磨损等原因使驱动滚筒直径不同等因素，会使各驱动电机负载不平衡，对于长距离带式输送机影响更为明显。黑梁煤矿通过液力偶合器的使用，调节偶合器的充液量使各电机功率平衡，保持各驱动点带速保持同步，使带式输送机正常运行。

3 結语

通过实践应用证实，中间驱动技术是带式输送机一种新型的实用技术，它可以有效降低胶带运行时最大张力，提高胶带安全使用系数，大幅度降低投资费用，而且中间驱动技术可与长运距可伸缩类型的带式输送机相配使用。该文只针对一个中间驱动进行举例分析，如果在大运量超长距离带式输送机中多组并用效果更为显著。通过用户实际使用论证该技术的推广可获得良好的技术和经济效益。

参考文献

[1] 张尊敬.DTⅡ（A）型带式输送机设计手册[M].北京：冶金工业出版社，2003.

[2] 朱立平，石晟.带式输送机中间驱动技术[J].煤矿机械，1998（9）：15-17.

[3] 刘洵文.滚筒卸载式中间驱动技术在带式输送机上的应用[J].陕西煤炭，2010，29（6）：115-116.