带式输送机的设计选型研究

李 军

（山西潞安化工集团余吾煤业公司， 山西 长治 046100）

引言

带式输送机为煤矿生产必不可少的主要运输设备，承担着煤炭、物料以及矸石等的运输任务。随着煤炭开采工作面距离的不断延伸、生产效率的大幅提升，带式输送机朝着长距离、大运量及高运速的方向发展。在实际生产中，带式输送机与工作面生产能力、地形地质条件等因素相互匹配，可达到最大运输效果且能耗最低[1]。因此，带式输送机的配套选型必须根据煤矿生产情况进行。

1 带式输送机的总体设计技术研究

根据结构的不同，可将带式输送机分为普通带式输送机和带有特殊结构的带式输送机。一般的带式输送机主要包括驱动滚筒、驱动电机、输送带、张紧装置、换向滚筒以及中间接头等装置[2]。本文所设计带式输送机为下运式带式输送机，特针对带式输送机的驱动方案、制动方案以及软启动方案等进行研究。

1.1 带式输送机驱动技术

驱动系统是带式输送机稳定、可靠、高速运行的动力源，是整机的关键部件，也是决定带式输送机能够高效发挥运输效率的关键。一般情况下，要求带式输送机驱动装置能够保证设备平滑、平稳地启动，不能出现超速、打滑、滚料和滑料等故障。对带式输送机驱动系统确定需综合考虑如下因素：

1）当带式输送机本身负载量较小或者空载工况下，设备松闸后要求其不能够自动启动。

2）当带式输送机输送带的负载较大时，在设备松闸后，要求其能够以较小的加速度完成启动，避免较大加速度对系统造成冲击。

综合上述两项因素，在当前多电机或者单电机驱动的基础上，应配有相应的软启动装置。为了满足工作面的运输要求，一般选用多电机对设备进行驱动[3]。

1.2 带式输送机制动技术

制动系统为带式输送机的关键组成部分，一般的制动系统要求其可对制动力矩进行控制、具备断电控制功能、可满足井下防爆要求、具有节能运行的优势等。目前，可应用带式输送机制动系统的装置包括有自冷盘式制动装置、液力制动器、液黏制动装置和液压制动器等[4]。带式输送机制动方案要保证制动系统具有高可靠性，实现双保险；要综合考虑制动性能和成本。

2 带式输送机的设计

2.1 带式输送机基本参数的确定

本文所设计的带式输送机应用工作面参数如下：工作面走向长度，即运输距离为3005 m。结合工作面的生产能力，要求带式输送机的运输能力大于1800 t/h。此外，带式输送机的其他原始参数如表1 所示。

表1 带式输送机设计原始参数

2.1.1 带式输送机输送带的设计

输送带为直接承担运输任务的载体，合理完成输送带的选型是带式输送机设计的基础。目前，煤矿生产中带式输送机输送带的普遍运速为1.25～4.00 m/s。本工程初步拟定带速为3.15 m/s。

计算带式输送机输送带的宽度B：

式中：Q 为设备的运输能力，取值为1800 t/h；K 为煤炭断面系数，取值为452；v 为初步设定的运输速度；γ为煤炭的容重，取值为0.9 t/m3；c 为工作面倾角对煤炭输送量的影响系数，取值为0.97。

将上述参数代入式（1）中，得出带式输送机输送带的宽度为1200 mm。

同时，结合当前工作面常选用的输送带的类型，本工程选用型号为ST2500 型的输送带。

2.1.2 输送带的布置形式

本工程采用多电机对设备进行驱动。为了降低输送带的强度，本工程采用输送带头部双滚筒驱动的方案进行驱动。同时，将带式输送机的张紧装置布置于驱动滚筒后部，有利于输送带的自动张紧功能的实现[5]。此外，在满足设备运输任务的情况下，要尽可能地降低成本。带式输送机各类托辊组之间的间距设置如表2 所示。

表2 带式输送机各类托辊的间距及直径

综上，得出带式输送机输送带的单位长度质量为42.36 kg/m，物料的单位长度质量为159 kg/m，托辊旋转部分的单位长度质量为10.21 kg/m。

2.2 减速器的选型设计

减速器选型的主要依据为传动比i。

式中：n 为驱动电机额定转速，取值为1485 r/min；D为驱动滚筒直径，取值为1400 mm；v 为输送带运速，取值为3.15 m/s。

将上述参数代入式（2）中，得出所选型减速器的传动比大于34.54。结合市面上减速器的类型，最终选取型号为B3SH15-35.5 的减速器，该型减速器的具体参数如表3 所示。

表3 B3SH15-35.5 减速器主要技术参数

2.3 其他装置的选型设计

主要对制动器、软启动装置进行选型设计。

1）制动器。根据《煤炭安全规程》的相关规定，要求所配置的制动器提供的制动力矩不得小于其实际生产中所需制动力矩的1.5 倍。结合驱动电机的最大制动力得出系统所需的制动力矩最小应为146718 N·m。因此，最终确定选型制动器的型号为KZP-1400，该型制动器所能提供的制动力矩为152000 N·m，配置制动力矩的台数为两台。

2）软启动装置。其主要作用是减小带式输送机在启动阶段对系统造成的冲击。目前，针对带式输送机主要采用的软启动装置为液力耦合器，结合该带式输送的额定功率，选用型号为YOTCK560 的软启动装置。

3 结论

带式输送机为综采工作面的主要运输设备，实现带式输送机与综采工作面生产能力、地质条件等因素的匹配性设计，是保证工作面高效、安全运输的基础。本文以实际综采工作面为例，从理论层面完成了带式输送机的关键参数的设计，并完成相应关键装置的选型。

1）满足工作面运输要求的输送带的宽度为1200 mm，确定输送带的型号为ST2500。

2）采用双电机方式对输送带进行驱动，并采用头部双滚筒的驱动方式，对应驱动滚筒直径为1400 mm，配置减速器的型号为B3SH15-35.5。

3）为带式输送机配置2 台型号为KZP-1400 的制动器，型号为YOTCK560 配置软启动装置。