礦用大運量長距離運輸皮帶機的設計

牛 犇

（山西煤炭運銷集團首陽煤業(yè)， 山西 高平 048400）

引言

目前通常都是使用遠距離皮帶輸送機來滿足煤炭運輸?shù)姆敝厝蝿?。但是近年來國?nèi)外許多研究人員對帶式輸送機技術進行研究，使得皮帶運輸機更新速度快，具有以下幾個方面特點：首先，帶式輸送機具有多種功能和廣泛的應用范圍，可以充分滿足任何環(huán)境下的作業(yè)需求。其次，皮帶運輸機在技術操作方面也是領先于其他運輸設備，取得了重大進展。另外，皮帶運輸機的操作需要嚴格滿足啟動功率和運行功率等方面的要求，并且在控制過程中的操作極其困難，尤其是在高荷載的條件下更為復雜。設備在操作階段，支撐輥會出現(xiàn)振動，從而會帶來材料上的浪費，增加清理工作的難度，需要投入更高的人工成本。因此，應當在皮帶的設置上提出一些更有針對性的改進設計[1]。

1 大容量長距離皮帶輸送機的總體設計

該帶式輸送機需要達到距離和運輸量的嚴格要求?？傔\輸長度為6.36 km，運輸能力至少為5 000 t/h。表1 列出了皮帶輸送機的核心配置情況。

應該選擇最佳的組合方案以達到皮帶輸送機的理想工作狀態(tài)。皮帶運輸機的關鍵操作在于對輸送帶張力的完美把握，從而實現(xiàn)皮帶運輸機的安全高效工作。為了使得皮帶張力適合，在試驗運行時選取了皮帶頭部和尾部同時驅動的方法，使機器在任何工作條件下都能在停車過程中達到平穩(wěn)控制。

表1 皮帶運輸機核心部件配置表

該運輸機通過選用液壓自動張緊裝置來滿足機器工作時張緊功能的需要，形成穩(wěn)定的張緊力，以補償膠帶的彈性變化。該方法控制的結構相對簡單，易于維護，可獲得顯著的張緊效果[2]。

從以上方案的綜合分析可以看出，選擇輪式皮帶輸送機可以將運行功率降低近一半左右，該設備的結構是通過螺旋檢查將軸以波浪形固定在輸送基帶上。使用工程塑料作為車輪的原材料，其操作過程主要是由鋼絲繩和履帶控制，這樣就可以讓波紋肋條傳送帶與物料的運動狀態(tài)保持一致，直到最終任務完成。皮帶運輸機的驅動作用是通過增大摩擦來實現(xiàn)的。由于沒有支撐輥結構的支撐，所以可以有效地減小驅動阻力，從而使車輪僅與軌道和鋼絲繩滾動接觸。傳送帶的張力會受到功率的影響，當功率降低時其張力也會變小，從而可以達到良好的節(jié)能效果[3]。

輪式皮帶運輸機在技術方面滿足幾個方面的特性：第一，輪式皮帶運輸機的阻力與其他運輸機相比數(shù)值很小，完全滿足長距離運輸?shù)男枰?，所以它更適合在遠距離帶式輸送機中進行應用，來保證整機的裝機功率比常規(guī)帶式輸送機至少要低1/3 的數(shù)值，并大大降低了后期運行過程中的成本投入；第二，大跨度支撐結構的投入使用使距離可達500 m，并在復雜地形條件下也能順利完成物料的輸送，大大減少了支柱數(shù)量，縮減施工周期，降低土建成本；最后，滾輪的材料是聚合物，使用該材料在運行過程中的噪音相對較小，設備使用周期更長，真正做到了節(jié)能環(huán)保。

該方案的最大問題是遇到極寒的天氣，當溫度過低時皮帶的波紋邊緣上極易結冰，從而對實際作業(yè)過程產(chǎn)生惡劣影響。皮帶輸送機的日常檢查和設備維護主要是通過檢查推車來實現(xiàn)。檢查推車的移動過程是在頂端的鋼絲繩軌道上完成。分析巡檢推車的內(nèi)部構造可以發(fā)現(xiàn)，皮帶運輸機中間沒有實際滾筒支撐架來進行支撐。因此，在檢查維護時只需要對鋼絲繩和吊架進行檢修。由于滾輪和膠帶的運行狀態(tài)保持一致，可以把機頭或者機尾的位置作為更換的部位，最重要的是這一整套操作流程非常簡單。這種組裝模式下可以有效控制工作量和運營成本。

2 主要部件設計

2.1 驅動部件

皮帶運輸機的驅動結構由很多部件組成，例如電動機、軟啟動和減速器等。其中，電動機、減速器和軟啟動等都共同設置在驅動基座上，軟起動與外部的銜接則是通過聯(lián)軸器來完成。

該帶式輸送機的軟起動結構應滿足兩個條件：一是確保皮帶輸送機在所有工作條件下都能平穩(wěn)啟動，降低皮帶的動態(tài)張力；二是皮帶輸送機正常工作時，可以準確控制電機功率。

為滿足上述兩個條件，本機選用YNRQD 液黏軟啟動器進行軟起動，其結構示意圖見圖1。

圖1 液黏軟啟動示意圖

2.2 制動部件

本機的制動器選用的是KZP 1400/4×100 制動器，它不僅會產(chǎn)生156 kN·m 的制動扭矩，也會正常行使以下制動功能：正常停止必須嚴格按0.050 16 m/s2的減速度完成；當系統(tǒng)發(fā)生電源故障時，仍舊可以實現(xiàn)減速停止控制。

圖2 展示了KZP 自冷盤式自動器，它包含了制動機構和液壓站兩個部分。

2.3 拉緊部件

如圖3 所示，皮帶運輸機的張力是由電動液壓張緊結構來實現(xiàn)自動調(diào)節(jié)。在開始啟動的過程中，皮帶運輸機的張力是一個緩慢增加的過程，通過對傳送帶進行補償，保障傳送帶的安全穩(wěn)定工作。

圖2 盤式制動器結構示意圖

圖3 拉緊裝置示意圖

3 結語

針對大容量遠距離的工作環(huán)境，皮帶運輸機的驅動、制動和張緊部件等的設計和研究更為復雜，本研究可為皮帶運輸機后續(xù)的改進設計與研究提供相關理論基礎，該設計在提升皮帶的彈性上可發(fā)揮補償作用，在控制方式和檢修上也極其簡便。