帶式輸送機(jī)關(guān)鍵部件及其參數(shù)的選型與設(shè)計(jì)

任 遠(yuǎn)

（山西省長(zhǎng)治經(jīng)坊煤業(yè)有限公司， 山西 長(zhǎng)治 047100）

引言

帶式輸送機(jī)為綜采工作面的關(guān)鍵運(yùn)輸設(shè)備，其運(yùn)輸效率將直接影響綜采工作面的生產(chǎn)能力。因此，為保障帶式輸送機(jī)的運(yùn)輸能力及效率，需根據(jù)工作面其他綜采設(shè)備的能力和效率，科學(xué)合理地完成對(duì)帶式輸送機(jī)的選型設(shè)計(jì)[1]。

1 帶式輸送機(jī)工作原理

帶式輸送機(jī)主要由輸送帶、驅(qū)動(dòng)裝置、托輥、改向滾筒以及拉緊裝置等組成。其中：驅(qū)動(dòng)裝置為輸送帶提供驅(qū)動(dòng)力，保證設(shè)備在啟動(dòng)、制動(dòng)以及載荷突變等工況下的穩(wěn)定運(yùn)行；張緊裝置為輸送帶的正常運(yùn)行提供張緊力，保證輸送帶的垂度要求；改向滾筒的主要功能是對(duì)輸送帶進(jìn)行引導(dǎo)；托輥的主要工程是支撐輸送帶及其上方物料的重量。

2 帶式輸送機(jī)的總體設(shè)計(jì)

2.1 帶式輸送機(jī)的設(shè)計(jì)依據(jù)

本文以該煤礦中4號(hào)斜井的工作面為選型依據(jù)，該工作面的年生產(chǎn)能力為3 Mt。礦井一年生產(chǎn)天數(shù)按照330 d計(jì)算，每天工作16 h。4號(hào)斜井的最大傾角為28°，最小傾角為25°，且斜井筒的長(zhǎng)度為1 190 m。帶式輸送機(jī)其他設(shè)計(jì)依據(jù)如表1所示。

2.2 帶式輸送機(jī)運(yùn)輸能力的核算

根據(jù)《煤炭工業(yè)礦井設(shè)計(jì)規(guī)范》的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求[2]，帶式輸送機(jī)運(yùn)輸能力的計(jì)算公式如式（1）所示：

式中：C為煤礦工作面生產(chǎn)的富裕系數(shù)，取C=1.2；Af為煤礦工作面生產(chǎn)的不均衡系數(shù)，取Af=1.15；A為工作面的生產(chǎn)能力，A=3 Mt；M為煤礦的年生產(chǎn)日，M=330 d；N為煤礦的日生產(chǎn)時(shí)間，N=16 h。經(jīng)計(jì)算得帶式輸送機(jī)的運(yùn)輸量為Q=784.1 t/h。

表1 帶式輸送機(jī)部分設(shè)計(jì)依據(jù)

綜合考慮工作面的峰值開(kāi)采能力，最終確定帶式輸送機(jī)的運(yùn)輸能力為900 t/h。

3 帶式輸送機(jī)基本參數(shù)的設(shè)計(jì)

3.1 帶式輸送機(jī)輸送帶的選型設(shè)計(jì)

輸送帶為帶式輸送機(jī)的關(guān)鍵零部件，根據(jù)煤礦生產(chǎn)能力及相關(guān)資料初步確定輸送帶的強(qiáng)度滿足ST4500N/mm的要求，該強(qiáng)度要求下對(duì)應(yīng)輸送帶的質(zhì)量為53 kg/m2[3]。

帶式輸送機(jī)輸送帶寬度的計(jì)算如式（2）所示：

式中：K為煤炭斷面系數(shù)，取K=236；v為帶式輸送機(jī)的運(yùn)輸速度，v=4 m/s；γ為煤炭的散狀密度，取γ=0.9 t/m3；c為工作面的傾角系數(shù)，取c=0.71。經(jīng)計(jì)算可得：帶式輸送機(jī)輸送帶寬度理論值為1 221.5 mm。經(jīng)查表，選擇帶式輸送機(jī)輸送帶的寬度為1 400 mm，則每米輸送帶理論線質(zhì)量為53 kg/m2×1 400=74.2 kg/m。

3.2 帶式輸送機(jī)托輥參數(shù)的設(shè)計(jì)

托輥是承擔(dān)帶式輸送機(jī)輸送帶及物料重量的主要載體，其主要功能是降低輸送帶的運(yùn)行阻力，保證輸送帶在規(guī)定范圍內(nèi)運(yùn)行[4]。在實(shí)際應(yīng)用中，需定期對(duì)托輥進(jìn)行檢修并更換。因此，需確保帶式輸送機(jī)托輥的設(shè)計(jì)滿足生產(chǎn)要求。

根據(jù)托輥的功能不同，可分為上托輥、下托輥、緩沖托輥和調(diào)心托輥。托輥的間距為帶式輸送機(jī)的關(guān)鍵參數(shù)。根據(jù)煤炭物料堆積密度為0.9 t/m3，帶寬為1 400 mm，經(jīng)查表可得，對(duì)應(yīng)托輥的間距為1.2 m。本文所選托輥的類(lèi)型為槽形承，對(duì)應(yīng)輸送帶帶寬為1400mm，選擇托輥為鑄鐵座，每個(gè)托輥的質(zhì)量為47 kg。

3.3 帶式輸送機(jī)滾筒的選型

帶式輸送機(jī)輸送帶的許用張緊力計(jì)算公式如式（3）所示：

式中：Se為帶式輸送機(jī)輸送帶的許用張緊力；σd為帶式輸送機(jī)輸送帶的拉斷強(qiáng)度，由于鋼絲繩強(qiáng)度強(qiáng)度滿足ST4 500 N/mm的要求，取σd=4 500 N/m；B為帶式輸送機(jī)輸送帶的寬度，取B=1 400 mm；m為帶式輸送機(jī)輸送帶的安全系數(shù)，取m=11。經(jīng)計(jì)算得帶式輸送機(jī)輸送帶的許用張力Se=572 727.2 N。

根據(jù)鋼絲繩的直徑換算得出傳動(dòng)滾筒的直徑，根據(jù)傳統(tǒng)滾筒的直徑計(jì)算得出尾部改向滾筒和頭部改向滾筒的直徑[5]。由于篇幅有限，本文僅列出滾筒的計(jì)算結(jié)果，如表2所示。

表2 滾筒參數(shù)

4 帶式輸送機(jī)其他裝置的選型

帶式輸送機(jī)除了滾筒、托輥、輸送帶等關(guān)鍵部件外，為保證帶式輸送機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行還需完成對(duì)驅(qū)動(dòng)裝置、制動(dòng)裝置以及清掃裝置的選型。

4.1 帶式輸送機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置的選型

帶式輸送機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置主要由減速器、傳動(dòng)滾筒、電動(dòng)裝置以及聯(lián)軸器等組成。帶式輸送機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置可分為雙滾筒驅(qū)動(dòng)裝置、單滾筒驅(qū)動(dòng)裝置以及多滾筒驅(qū)動(dòng)裝置。結(jié)合某煤礦主斜井的實(shí)際情況及帶式輸送機(jī)其他部件的選型結(jié)果，為帶式輸送機(jī)設(shè)計(jì)變頻調(diào)速電機(jī)+減速器+外循環(huán)風(fēng)冷卻系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)裝置。其中，變頻調(diào)速電機(jī)的型號(hào)為YB-5602-4。

驅(qū)動(dòng)裝置的安裝位置將直接決定設(shè)備的運(yùn)行阻力和能耗。為提高帶式輸送機(jī)零部件的使用壽命，便于后期的檢修，將驅(qū)動(dòng)裝置安裝于松邊張力較大的位置。

4.2 帶式輸送機(jī)制動(dòng)裝置的選型

帶式輸送機(jī)制動(dòng)裝置為設(shè)備安全、穩(wěn)定運(yùn)行的基礎(chǔ)，制動(dòng)裝置主要包括有逆止器和制動(dòng)器。其中，逆止器的主要功能為避免輸送帶的倒退；制動(dòng)器根據(jù)控制需求保證設(shè)備停機(jī)或禁止制動(dòng)。本文所選帶式輸送機(jī)制動(dòng)器的型號(hào)為SHI251，逆止器的型號(hào)為DSN530。

5 結(jié)論

以某礦的生產(chǎn)能力為設(shè)計(jì)依據(jù)，所設(shè)計(jì)帶式輸送機(jī)的參數(shù)如下：

1）帶式輸送機(jī)輸送帶的帶寬為1 400 mm；托輥為槽形承托輥，對(duì)應(yīng)托輥的間距為1.2 m；帶式輸送機(jī)傳統(tǒng)滾筒的直徑為1 800 mm，尾部改向滾筒的直徑為1 440 mm，頭部改向滾筒的直徑為1 080 mm。

2）帶式輸送機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置變頻調(diào)速電機(jī)型號(hào)為YB-5602-4，制動(dòng)器為SHI251，逆止器的型號(hào)為DSN530。