大运量长距离运输皮带机整体及主要部件的设计

2020-03-14吴旭琦

机械管理开发 2020年1期

吴旭琦

（晋煤集团金鼎煤机矿业有限责任公司，山西晋城 048006）

引言

现阶段，煤炭运输通常是利用长距离皮带机来实现[1-2]。随着国内外学者对皮带机技术的不断研究，使其获得了快速发展，并表现为如下两个特征：第一，皮带机具备多种功能[3-4]，应用范围非常广，可充分满足多方面应用需求；第二，皮带机的运行设备技术获得了明显进步。皮带机的运行需要很大的启动与运行功率，控制难度较大，特别是遇到高载荷条件时更加难以对系统进行准确控制；由于会造成功率的大量消耗，无法实现良好节能效果；同时，该设备在运行阶段会在托辊上发生振动，造成物料洒落浪费，提高了清理难度，需要投入较大的人工成本进行现场维护[5-6]。

这类皮带机通常被应用在煤矿井中，需注意以下几个特点[7-8]：第一，煤矿井下部作业空间较小，巷道结构变化较明显；第二，运输物料具有较大外形尺寸，每次的运输量也很大，通常需达到近5 000 t/h，形成不均匀的载荷分布状态；第三，需做好煤矿井的防爆措施，采用合适的起动方式；第四，安装条件难以实现。根据上述分析可知，当在煤矿井使用这种皮带时，还应设置更多的针对性改进措施。

1 大运量、长距离皮带机整体的设计

本皮带机需满足长距离与大运量的要求，总运输长度为6.36 km，至少要达到5 000 t/h的运输能力，表1给出了皮带机配置表。

应选择最优方案来实现皮带机的理想运行状态，对于皮带机具有关键影响的因素是要有效控制输送带的张力，以此保证皮带机的稳定安全运行。为尽量减小胶带的张力，本实验运用头尾多点驱动的模式，确保皮带机可以在所有工况下实现平稳停车的控制过程。

本机选择液压自动拉紧装置来实现张紧的功能，形成稳定的张紧拉力作用，从而对胶带的弹性变化起到补偿效果，采用这种方式进行控制的结构较为简单，便于维护，可以获得良好的效果。

表1 皮带机配置表

综合分析上述各个方案可知，选择轮式皮带机时能够使运行功率减小近50%。

该设备的结构是通过螺栓将轮轴固定于具有波浪形的输送基带上。以工程塑料作为制作轮子的材质，通过钢丝绳与轨道来控制其运行过程，由此实现波状挡边输送带和物料共同运动，从而完成物料输送。该皮带机是利用摩擦力作用来实现驱动的功能，没有设置托辊结构，可以有效降低运行阻力，使轮子和轨道以及钢丝绳只形成滚动接触。随着功率的降低，输送带的张力也会变小，实现良好的节能效果。

轮式皮带机具备以下技术特征：首先，因为轮式皮带机可以在较低的运输阻力下运行，因此更加适合将其应用于长距离皮带机，确保整机装机功率相对常规皮带机低30%以上，显著减小后续运行成本；其次，运用大跨度的支撑结构，通常可以达到500 m左右，能够在具有复杂地形的条件下完成物料运输，同时显著降低支柱的数量并大幅压缩工期，使土建成本得到有效控制；最后，滚轮材质为高分子，可降低运行噪声并减少设备维护量，实现环保节能的作用，符合当前的国家发展政策。

采用该方案设置的皮带机面临的最大问题是遇到冬天较冷的天气时，非常容易在胶带波纹挡边部位发生结冰，从而影响运行过程。

利用巡检小车对轮式皮带机进行日常状态检查与维护，小车的行走通过顶端钢丝绳轨道完成，对小车结构进行分析可以发现，在中部未设置托辊中间架，巡检时只对钢丝绳与吊架实施维护，考虑到滚轮跟胶带共同前进，因此可以在机头尾区域进行更换，操作过程非常容易完成，从而极大降低了系统维护工作量，使维护成本得到有效控制。