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　　鲁能集团彭庄煤矿东翼采区强力带式输送机的设计及应用

　　淄矿集团先河机电有限责任公司

　　陈锋

　　摘要：应用关键点简化计算方法快速准确地设计计算了彭庄煤矿东翼采区强力带式输送机，给出了设计条件，计算方法及结果，应用的新技术。

　　关键词：关键点简化计算方法；强力带式输送机；设计；应用

　　1前言

　　鲁能集团彭庄煤矿为年产量为600万吨的高产高效矿井，东翼采区强力带式输送机负责本矿首采区原煤输送任务，也成为今后该矿的主运输设备，其能否平安、可靠地运行，将对生产产生直接影响，因此本带式输送机的设计方案在满足运输参数要求的同时，要求其有较高的运行可靠性。还要突出了经济合理的原那么。对于重要的部件如驱动装置、托辊、滚筒、电控系统都采用了国内外先进的技术或产品，并且具有较高的性能价格比。同时尽量考虑有较高的互换性，以便于使用时维护。

　　2原始设计参数

　　输送物料：原煤

　　块度：0~350mm

　　松散密度：0.9t/m3

　　运量：1000t/h

　　机长：1401m

　　带速：3.15m/s

　　倾角：12º~17º

　　提升高度：371m(上运)

　　环境温度：10℃~40℃

　　工作制度：每年工作300d，每天三班〔两班生产，一班检修〕，每班工作8小时。

　　供电电压：10000V

　　带式输送机胶带缠绕示意图如图1所示

　　图1

　　胶带缠绕示意图

　　Fig.1

　　3.设计计算过程及设备选型

　　利用关键点张力简化计算方法在大型带式输送机的设计过程抓住设计过程中影响整机运行可靠性的关键因素，忽略次要因素。整合整机所有关键点进行逐一计算。

　　3.1带宽

　　按输送量计算

　　B==1015mm

　　式中

　　K装料断面系数，K=

　　409

　　Csp倾斜系数，Csp=0.85

　　r输送物料的堆积容重，r=0.9

　　按标准初选带宽为B=1.2m

　　按输送物料的块度验算

　　B≥2Xmax+0.2=2×0.35+0.2=0.9m

　　因此，选用标准系列带宽B=1.2m

　　3.2输送带

　　预选钢丝绳芯输送带规格为ST4000

　　每平方米输送带质量q0=45kg/m2

　　3.3托辊

　　选用托辊直径为159mm,轴承为4G306；承载分支三托辊组Gtz=31.6

　　,ltz=1.2m回空分支平形托辊Gtk=26.6,

　　ltk=3m承载、回空托辊组转动局部单位长度的质量qt=+=35.2kg/m

　　3.4输送物料单位长度的质量

　　q==88.2kg/m

　　3.5驱动圆周力计算

　　整机满载时驱动圆周力

　　F=CNfLg[qt+(2q0+q)cosß]+gqH

　　=1.06×0.024×1401×9.8[35.2+(2×54+88.2)cos15.36º]+9.8×88.2×371

　　=399054N

　　f模拟摩擦系数

　　f＝0.024

　　C

　　N附加阻力系数C

　　N＝1.06

　　ß平均倾角ß=15.36º

　　3.6轴功率计算

　　P=10-3FV=10-3×399054×3.15=1257KW

　　3.7电动机功率确定

　　Pd==1765KW

　　驱动装置传动效率取0.88

　　电压降系数取0.98

　　多机功率不平衡系数取0.95

　　Kd功率备用系数取1.15

　　整机采用头部双滚筒四电机驱动方式,功率配比为1:1,选用四台防爆电动机,每台电机功率为450KW型号为YB560S2-4

　　4输送带张力计算

　　为保证输送机正常运行，输送机最小张力应满足下面两个条件

　　a

　　、传动滚筒能传递足够的圆周力，保证输送带不打滑。

　　b

　　、输送带任两边托辊间的下垂度不得大于许用的垂度值

　　〔一般不超过2％〕。

　　4.1按传动条件

　　传动滚筒均采用包胶滚筒,并使用FI=FII==199527N

　　a:对传动滚筒II

　　S3min≥CFImax=0.667×1.2×199527=159701N

　　b:对传动滚筒I

　　S2min≥CFIImax=0.667×1.2×199527=159701N

　　Fmax=KaF

　　Ka动载荷系数取1.2

　　C传动系数

　　C=1/〔eμθ－1〕

　　μ摩擦系数取0.25

　　θ传动滚筒围包角取210°

　　S3min≥S2min-FII=15=-39826N

　　所以，按传动条件应满足S3min≥159701N

　　4.2按垂度条件

　　a.对承载分支

　　S5min≥(q+

　　q0)gltzcosβ

　　=×(88.2+

　　54)

　　×9.8×1.2×cos15.36º=10078N

　　b.对回空分支

　　S4min≥q0gltkcosβ

　　=×54×9.8×3×cos15.36º=

　　9568N

　　所以按垂度条件应满足S4min=

　　S5min≥10078N

　　回空分支区段上各项阻力总和F3=FH3+Fst3其它阻力可忽略不计

　　FH3=Lgμ1〔qtK＋q0cosβ〕

　　=1401×9.8×0.025×(8.86+54×

　　cos15.36º)

　　=20914N

　　μ1回空段摩擦阻力系数取0.025

　　qtk回空段每米下托辊质量取8.86

　　Fst3=gq0H=9.8×54×(-371)=-190323N

　　F3=FH3+Fst=-169409N

　　S3min=S4min-F3=10078+169409=179487N

　　比拟上述计算结果:最小张力应由垂度条件确定,故取S3=179487N

　　4.3输送带张力的计算

　　Smax=S1=S3+F=179487+399054=578541N

　　S4=10078N

　　4.4输送带强度校核

　　[m]=m0=7.2

　　m0胶带根本平安系数取3.0

　　Cw附加弯曲伸长折算系数取1.8

　　0输送带接头效率取0.9

　　Ka动载荷系数取1.2

　　m==8.3

　　B输送带带宽取1200

　　St输送带抗拉强度取4000

　　[m]=7.2

　　因此,选用ST4000输送带满足强度要求。

　　5拉紧力和拉紧行程确实定

　　从原理上整机的最小张力在机尾部S4点,张紧部位应设在机尾,根据矿方现有的工况条件,采用传动滚筒后部进行张紧。

　　5.1拉紧力T

　　T=2S3=2×179487=358974N

　　5.2拉紧行程

　　l≥L(ε＋εt)＋Ln

　　=1401(0.01+0.001)+2

　　=17.41m

　　ε输送带许用伸长率ε＝0.01

　　εt托辊组间的输送带重量率取0.001

　　Ln输送带接头所需长度取2

　　故张紧行程选用18m

　　6逆止力确实定

　　FBN≥1.5(Fstmax-FHmin)

　　FHmin=fLg[qt+(2q0+q)cosß

　　=0.024×1401×9.8×[35.2+(88.2+2×54)cos15.36º]

　　=73941N

　　Fstmax=qHg=88.2×371×9.8=320678N

　　FBN≥1.5×(320678-73941)=370106N

　　因整机逆止力矩较大单靠SEW进口减速机自身所带逆止器无法满足使用要求,而且每一台逆止器所提供的逆止力矩必须满足整机逆止力矩的要求,在设计中采用液压自平衡逆止装置,使整机总的逆止力矩由四台液压自平衡式逆止器共同来分担,减少了设备的基建投资。

　　7滚筒直径确实定

　　输送机滚筒直径受输送带附加弯曲应力，受压外表的面比压和覆盖胶变形量的限制，一般要求传动滚筒和改向滚筒的直径应分别符合如下规定。

　　7.1传动滚筒直径确实定

　　D≥C0d=150×0.0091=1.365m

　　C0确定滚筒最小直径的计算系数取150

　　d输送带中钢丝绳直径取0.0091m

　　对钢丝绳芯输送带，需校核输送带受压外表的面比压，应满足下式要求

　　D≥==1.59m

　　t钢丝绳芯输送带的钢丝绳间距0.015m

　　[p]输送带受压外表的许用面比压取106N/m2

　　所以按滚筒直径系列选用传动滚筒直径D=1.6m

　　其他计算从略。

　　8整机配置及现场使用情况介绍

　　整机头部双滚筒四电机驱动，采用10000V高压电动机+SEW进口减速机+液体粘性软启动调速装置+液压自平衡逆止器。整个驱动部采用的软启动可使电机空载启动，实现多机驱动功率相互平衡；实现无级调速和过载保护功能。

　　整机传动滚筒和局部改向滚筒均采新型强力滚筒，托辊采用自动化托辊生产线加工制作，装配精度高，旋转阻力小，使用寿命长等特点。整机以投入现场使用性能非常稳定。

　　结束语：

　　应用关键点简化计算方法，从原理上同逐点张力计算方法大同小异，只是舍去次要因素抓住主要因素，减少不必要的计算过程，提高工作效率，根据计算的结果对东翼采区强力带式输送机设计选型，经过矿方的实际运行，说明整机的设计选型合理，各项经济技术指标均研究到达国家标准要求。

　　参考文献：

　　[1]张钺.新型带式输送机设计手册[M].北京:冶金工业出版社,2003

　　[2]于学谦,方佳雨.矿山运输机械[M].江苏:中国矿业大学出版社,1989

　　[3][美]输送设备制造商协会联合会.散状物料带式输送机[M].北京:机械工业出版社

　　陈锋

　　地址：淄博先河机电技术科

　　：255120