帶式輸送機的大功率驅(qū)動系統(tǒng)的研究及應(yīng)用

王存國

山西汾西礦業(yè)（集團）有限責任公司賀西煤礦 山西 柳林 033300

為了解決礦上由于產(chǎn)量大而造成的運輸問題，研究和開發(fā)大功率帶式輸送機是十分有必要的，其可以有效的實現(xiàn)運輸距離長，運輸量較大等問題。強力帶式輸送機的核心要素為監(jiān)測與動態(tài)分析，帶式輸送機在啟動時的動載荷變化、彈性波的傳動速度等均對強力帶式輸送機的設(shè)計有著至關(guān)重要的作用。此前國內(nèi)許多學者對此進行過研究與分析。李永蘇[1]在分析了復(fù)雜條件下強力帶式輸送機驅(qū)動方式的基礎(chǔ)上，對國內(nèi)現(xiàn)有的驅(qū)動方式進行研究，選擇閥控調(diào)速型液力偶合器來實現(xiàn)大功率及長距離運輸?shù)囊?，并驗證了設(shè)計的可行性與優(yōu)越性。盧杉[2]在國內(nèi)外帶式輸送機的基礎(chǔ)上進行研制，新設(shè)計的大功率強力帶式輸送機具有超大功率同時具有高速及高強度等特點，為礦山實現(xiàn)遠距離運輸提供參考。本文在分析國內(nèi)外帶式皮帶機的基礎(chǔ)上對其進行優(yōu)化設(shè)計選型，為提升國內(nèi)大功率強力帶式輸送機的可靠性作出一定的貢獻。

1 大功率帶式輸送機部件配置

為了防止皮帶機由于速度造成損害，帶式輸送機的啟動速度一般設(shè)定為每公里45S，在考慮帶式輸送機的停車等情況后，需要將帶式輸送機的停車時間加大10S左右。由于本文設(shè)計的帶式輸送機的功率較大（4×630kw），所以在進行停車時，需要采取多點的停車驅(qū)動，但由于停車驅(qū)動會對功率造成一定的不平衡性，所以本文對此提出如下的裝配方案如表1所示。

表1 驅(qū)動方案設(shè)計表

1.1 驅(qū)動部件

驅(qū)動部件采用雙滾筒四驅(qū)動的方式，功率的配比為2：2，功率的配置選用630kw，選用進口調(diào)速液力耦合裝置+進口硬齒減速器+三相隔爆型一步電動機。國產(chǎn)調(diào)速耦合器不僅具有對加速度進行監(jiān)測及反饋的作用，同時其具有對速度的控制作用，本文將其垂直于煤流的方向，所以傳動滾筒為雙出軸。皮帶機的四驅(qū)布置執(zhí)行機頭前一級滾筒兩端分別布置驅(qū)動部，后一級同樣為兩側(cè)布置驅(qū)動部。這樣布置不僅價格較低且具有較高的可靠性及維修靈活性。

1.2 滾筒部件

滾筒部件是帶式輸送機重要的傳力部件，本此設(shè)計選用重型滾筒，整體選用鑄焊結(jié)構(gòu)，同時選用人字形隔熱耐磨膠面，兩側(cè)的傳動滾筒通過聯(lián)軸器進行聯(lián)動。傳動滾筒采用目前最為常見的高強度鑄件。滾筒軸選用40Cr鋼，滾筒鑄成后按照GB10595—89進行檢查，合格后用于裝配。人字形隔熱耐磨膠面厚度不得低于10mm，且硬度應(yīng)當滿足60-5A～60+5A。卸載滾筒和傳動滾筒的軸承型號分別為3548與3544，改向滾筒選用3536。傳動滾筒結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。

圖1 傳動滾筒結(jié)構(gòu)示意圖

1.3 主機架設(shè)計

根據(jù)礦井的實際情況對卸載滾筒的支架、拉緊改向滾筒的支架、傳動滾筒的支架等進行設(shè)計，選定三角架式結(jié)構(gòu)，連接處采用219×10鋼管及159×10鋼管+法蘭進行連接。連接后的主機架剛性較好，拆裝方便、結(jié)構(gòu)也較為簡單。

1.4 機身設(shè)計

機身的設(shè)計選用DTII型落地式支腿承載，機身的上下托輥分別安裝在縱梁位置，H支架的選用75×6角鋼，托輥的中間梁選用70×4鋼管，且通過螺栓進行連接，中間架的材質(zhì)選用12#槽鋼。為了保證機身具有較高的耐腐性，本文的機身進行涂漆防腐，保證其使用壽命達到最大化。

1.5 托輥設(shè)計

為了實現(xiàn)礦山的經(jīng)濟效益，盡可能提升膠帶機的使用年限，所以本此設(shè)計研制出一種防止跑偏時發(fā)生切割的托輥組，且在各托輥架設(shè)定有調(diào)節(jié)槽，用于調(diào)整托輥的位置一次達到防止輸送機跑偏故障。托輥的材質(zhì)選用沖壓型托輥專用型軸承，此類材質(zhì)不僅質(zhì)量較低、旋轉(zhuǎn)阻力較低、壽命長等特點，而且其密封性較好。在設(shè)計承載托輥時，利用35°槽角偏置式托輥，次托輥具有較好的防跑偏作用。緩沖托輥選定為橡膠圈式，一共需要18組，每組間的間距為0.6m，且在頭部及尾部設(shè)置過渡托輥。托輥的輥皮選用高頻焊管，托輥的軸選用高精度冷拔軸，直徑為30mm。托輥的軸承為型號KA306的深溝向心軸承，軸承座為多次冷沖壓軸承座，其使用壽命不得低于30000h。

1.6 清掃器

本文設(shè)計的皮帶機擁有6個清掃器，在卸載滾筒的位置安裝H型和P型的清掃器，此外在傳動滾筒前應(yīng)當設(shè)置空段清掃器；兩傳動滾筒的位置安裝橡膠清掃器；張緊改向滾筒的位置處安裝空段清掃器。清掃器可以有效的減少皮帶機上沾粘的物料，降低皮帶機的摩擦損耗，提升其使用年限。

1.7 膠帶

膠帶是帶式輸送機的核心部件，膠帶的價格一般占據(jù)了整臺輸送機的30%～40%左右，所以選定合適的膠帶不僅可以有效的降低輸送機的承載力同時可以保障輸送機的使用壽命，降低其發(fā)生輸送過程中的損傷事故。常見的普通型膠帶具有橡膠覆蓋層，其可承受的溫度環(huán)境一般為-20～40℃。本機采用ST3150—1400鋼絲繩加強防撕裂型強力膠帶，與普通膠帶比可以具有強度高、伸長量小、成槽性好、抗疲勞性強、壽命長等優(yōu)點。

1.8 張緊裝置

煤礦帶式輸送機常見的張緊張緊裝置多為機械式裝置，但機械式張緊裝置的張緊力是一個固定值，所以其大小均是根據(jù)實際的操作經(jīng)驗進行確定，當設(shè)定的張緊力過大時，容易發(fā)生膠帶的磨損及斷裂事故，但張緊力過小時同樣會發(fā)生膠帶打滑等事故，所以機械張緊裝置并不能符合本次設(shè)計，本文選定DYL型液壓拉緊站。DYL型液壓拉緊站由蓄能站、拉緊油箱、電氣控制箱、液壓站及附件組成 ，其相互間的連接如圖2所示。

圖2 膠帶液壓拉緊站示意圖

圖中：1代表粗過濾器；2為液壓油泵；3及13為溢流閥；4為精過濾器；5為手動換向閥；6為液壓單向閥；7為壓力表；8為液壓油缸；9為動滑輪；10為張緊小車；11為蓄能站；12為電磁換向閥；14為液壓油箱；YJ1、YJ2、YJ3為壓力繼電器。系統(tǒng)的工作流程，帶式輸送機工作時，此時的張緊裝置處于張緊狀態(tài)，啟動輸送機的主電機，通過電器控制使得油泵電機開始運轉(zhuǎn)沒帶動油泵2，油進過單向閥6流進油缸8的活塞桿，然后通過動滑輪9及張緊小車10。油泵工作時系統(tǒng)的壓力處于上升階段，當壓力上升至YJ3的整定值時，帶式輸送機啟動。當系統(tǒng)的壓力達到Y(jié)J2的整定值后，油泵繼續(xù)運行，當及值達到Y(jié)J1的整定值時，此時電機停止運行。

2 結(jié)束語

本文在原有帶式輸送機的基礎(chǔ)上，通過采用國產(chǎn)電機+調(diào)速液力耦合器+進口減速器的配置方式，完成了驅(qū)動部件、滾筒部件、機架、托輥、膠帶等裝置的設(shè)計，有效的提升了帶式輸送機的功率，成功解決了大功率帶式輸送機的設(shè)計選型問題。為提升礦上的效率及經(jīng)濟做出一定的貢獻。