煤矿井下掘进煤矸运输简易皮带机的设计和应用

2018-02-16李源

机械管理开发 2018年8期

关键词：运输设备皮带机刮板

李源

（大同煤矿集团有限责任公司同发东周窑煤业有限责任公司，山西大同 037000）

引言

目前，在煤矿巷道挖掘时，常用到的矸煤运输设备为刮板机和SSJ800-2440皮带机，其运输距离难以满足运输需求，且成本投入较大。因此以刮板机及传统皮带机的缺点为研究方向，研制简易的矸煤运输皮带机。

1 简易皮带机的设计

1.1 简易皮带机的设备选型

在简易皮带设计之前，首先要选定好运输设备的型号，再根据设备情况进行简易皮带的设计。根据业内的工作经验总结出简易皮带的设计公式为：

Pm=（40+L）[0.013 2（B-300）V+0.036 7Q]±QH/367.式中：Pm为驱动功率，kWh；L为皮带的长度，取300m；V为运输设备的运转速度，1.6m/s；Q代表设备的运输量，取200 t/h，H为设备运输的高度，取 5 m；H=L sinα，α代表设备倾角；B代表皮带宽度，取0.8m。

计算后得到结论为：Pm运转功率在19.3～13.8 kWh之间。参照经验总结的公式选型标准认为：Pm运转功率在22 kWh时较为可行。之后在此范围内选定运输设备，最终决定应用油浸式电动滚筒的驱动装置，其设备型号为YT22-1.6-800-630。经理论分析，应用油浸式电动滚筒驱动装置满足简易皮带外观、动力、传动等要求[1]。

1.2 框架的结构设计

在皮带机的设计上，将传统的边框结构转变为现阶段流行的框架一体化结构，回转改向架则转变为分体式结构，整体由螺栓进行连接以保障在运输存在阻碍的情况下，为人工抬进装配提供便利。将张紧系统设计为在框架内安装灵活移动的小车，用于张紧操作，控制张紧的长度在5m之内，最终实现皮带机设备整体运行的简洁化。

1.3 皮带机尾的结构设计

皮带机的机尾结构设计同样应用分体式结构，其整体全部模块、架构都能够被拆解，以达到人工维修的程度。机尾应用专利差频弹簧式托辊，用以解决机尾皮带部分受矸石冲击而磨损的问题。通过上述运输设备的研制，对皮带机的设备机构进行简化，最终实现设备简单轻便的效果。

2 简易皮带机的应用

在简易皮带机的制作中，所应用的配件、零件、模组都来源于SSJ800型皮带机在维修时所替换下来的配件，除了电动滚筒单独购之外，其他零配件都由维修产出的零件进行加工、修复、制作。在成品完成后，进行多次打磨，以得到尺寸最为合适的零配件。首批制作完成的简易皮带机可投入使用，预计巷道全长为80m左右。

简易皮带机在投入使用后，以电动滚筒代替驱动滚筒装置，节省了电机成本，避免了电机浸湿问题，减少了电机的故障率。在安装完成后，要根据现场的实际状况，对控制系统进行简化，同时配套安装皮带机保护设施，此外还要对清扫设备、张紧小车等设备进行不同程度的简化，以缩小故障点。对皮带机进行优化改进，将前置驱动更改为后置驱动，可提升皮带运行的稳定性。经过严谨的研究、分析、比对，最终确定并研发出新型运输设备，解决了煤矿挖掘中的难题、阻碍。优化后的皮带机设备结构简单、成本降低，具有极高的便利性和安全稳定性，在投入使用8个月后，尚未出现或检测出设备故障，使用效果良好。

3 简易皮带机存在的问题及研究方向

皮带机的张紧设备还存在一定的缺陷，需要进一步的优化；皮带会与滚动产生接触摩擦，使滚筒会粘有异物导致运行不畅，需要提升清扫设备的频率及力度；简易皮带机的规格覆盖面较小，对于应用场地有特殊要求，因此需要根据不同的工作环境进行研制或转化[2]。

4 应用简易皮带机产生的经济效益

首先每一台简易皮带机以300m的设备长度计算，可以替代3台刮板设备，预计每台简易皮带设备的制作费用会在6万元左右，而每台100m规格的运输刮板机，其投入成本就高达14万元，300m的工作距离，总共耗费采购成本约45万元左右。经初步计算，每台简易皮带机的更替都会为技术挖掘单位节省进39万元的成本。除此之外，还节省了大量的人力支出和维修保养开支，预计每年节省人员支出近200万元和维修养护费用近10万元。投入简易皮带机，总投入节约成本预计达到250万元。另外，在设备运行中即使没有故障也要耗费一定时间进行维修养护，经统计，平均一周一台设备的检修时间约为24 h，相比较同工作效率的刮板机而言，每周节省的检修时间约为10 h。