带式输送机关键部件及其参数的选型与设计

2020-10-18任远

机械管理开发 2020年9期

关键词：托辊输送带带式

任远

（山西省长治经坊煤业有限公司，山西长治 047100）

引言

带式输送机为综采工作面的关键运输设备，其运输效率将直接影响综采工作面的生产能力。因此，为保障带式输送机的运输能力及效率，需根据工作面其他综采设备的能力和效率，科学合理地完成对带式输送机的选型设计[1]。

1 带式输送机工作原理

带式输送机主要由输送带、驱动装置、托辊、改向滚筒以及拉紧装置等组成。其中：驱动装置为输送带提供驱动力，保证设备在启动、制动以及载荷突变等工况下的稳定运行；张紧装置为输送带的正常运行提供张紧力，保证输送带的垂度要求；改向滚筒的主要功能是对输送带进行引导；托辊的主要工程是支撑输送带及其上方物料的重量。

2 带式输送机的总体设计

2.1 带式输送机的设计依据

本文以该煤矿中4号斜井的工作面为选型依据，该工作面的年生产能力为3 Mt。矿井一年生产天数按照330 d计算，每天工作16 h。4号斜井的最大倾角为28°，最小倾角为25°，且斜井筒的长度为1 190 m。带式输送机其他设计依据如表1所示。

2.2 带式输送机运输能力的核算

根据《煤炭工业矿井设计规范》的相关标准要求[2]，带式输送机运输能力的计算公式如式（1）所示：

式中：C为煤矿工作面生产的富裕系数，取C=1.2；Af为煤矿工作面生产的不均衡系数，取Af=1.15；A为工作面的生产能力，A=3 Mt；M为煤矿的年生产日，M=330 d；N为煤矿的日生产时间，N=16 h。经计算得带式输送机的运输量为Q=784.1 t/h。

表1 带式输送机部分设计依据

综合考虑工作面的峰值开采能力，最终确定带式输送机的运输能力为900 t/h。

3 带式输送机基本参数的设计

3.1 带式输送机输送带的选型设计

输送带为带式输送机的关键零部件，根据煤矿生产能力及相关资料初步确定输送带的强度满足ST4500N/mm的要求，该强度要求下对应输送带的质量为53 kg/m2[3]。

带式输送机输送带宽度的计算如式（2）所示：

式中：K为煤炭断面系数，取K=236；v为带式输送机的运输速度，v=4 m/s；γ为煤炭的散状密度，取γ=0.9 t/m3；c为工作面的倾角系数，取c=0.71。经计算可得：带式输送机输送带宽度理论值为1 221.5 mm。经查表，选择带式输送机输送带的宽度为1 400 mm，则每米输送带理论线质量为53 kg/m2×1 400=74.2 kg/m。

3.2 带式输送机托辊参数的设计

托辊是承担带式输送机输送带及物料重量的主要载体，其主要功能是降低输送带的运行阻力，保证输送带在规定范围内运行[4]。在实际应用中，需定期对托辊进行检修并更换。因此，需确保带式输送机托辊的设计满足生产要求。

根据托辊的功能不同，可分为上托辊、下托辊、缓冲托辊和调心托辊。托辊的间距为带式输送机的关键参数。根据煤炭物料堆积密度为0.9 t/m3，带宽为1 400 mm，经查表可得，对应托辊的间距为1.2 m。本文所选托辊的类型为槽形承，对应输送带带宽为1400mm，选择托辊为铸铁座，每个托辊的质量为47 kg。

3.3 带式输送机滚筒的选型

带式输送机输送带的许用张紧力计算公式如式（3）所示：

式中：Se为带式输送机输送带的许用张紧力；σd为带式输送机输送带的拉断强度，由于钢丝绳强度强度满足ST4 500 N/mm的要求，取σd=4 500 N/m；B为带式输送机输送带的宽度，取B=1 400 mm；m为带式输送机输送带的安全系数，取m=11。经计算得带式输送机输送带的许用张力Se=572 727.2 N。

根据钢丝绳的直径换算得出传动滚筒的直径，根据传统滚筒的直径计算得出尾部改向滚筒和头部改向滚筒的直径[5]。由于篇幅有限，本文仅列出滚筒的计算结果，如表2所示。

表2 滚筒参数

4 带式输送机其他装置的选型

带式输送机除了滚筒、托辊、输送带等关键部件外，为保证带式输送机的稳定运行还需完成对驱动装置、制动装置以及清扫装置的选型。

4.1 带式输送机驱动装置的选型

带式输送机驱动装置主要由减速器、传动滚筒、电动装置以及联轴器等组成。带式输送机驱动装置可分为双滚筒驱动装置、单滚筒驱动装置以及多滚筒驱动装置。结合某煤矿主斜井的实际情况及带式输送机其他部件的选型结果，为带式输送机设计变频调速电机+减速器+外循环风冷却系统的驱动装置。其中，变频调速电机的型号为YB-5602-4。

驱动装置的安装位置将直接决定设备的运行阻力和能耗。为提高带式输送机零部件的使用寿命，便于后期的检修，将驱动装置安装于松边张力较大的位置。