大倾角上运带式输送机

大倾角上运带式输送机（精选7篇）

大倾角上运带式输送机 篇1

摘要：在井下或井口当倾角介于20°～28°之间时, 长度L>300m情况下, 采用带式输送机仍可以实现井下的运输和井口的提升, 对用户来说既经济, 又便于使用。通过输送带、传动滚筒与卸载滚筒、逆止器、托辊、挡煤装置、张紧装置、驱动系统等几个方面的合理设计来实现大倾角上运带式输送机的使用。

关键词：大倾角,上运,带式输送机

普通的TD75和DTⅡ型带式输送机输送块状、粒状、散状等物料时, 一般的倾角为0°~20°, 即上运所允许的最大倾角为20°。然而, 在井下或井口当倾角介于20°~28°之间时, 长度L>300 m情况下, 采用带式输送机仍可以实现井下的运输和井口的提升, 对用户来说既经济, 又便于使用。

1 输送带的选用

输送带是带式输送机的一个重要组成部分。对于大倾角输送机, 根据张力计算, 通常都选用钢丝绳芯输送带, 对于输送量较小的输送机, PVC和PVG织物整芯输送带也能够满足技术要求。织物整芯输送带整体重量较钢丝绳芯输送带要轻, 而且接头粘接工艺简单。钢丝绳芯输送带制造工艺要求较高, 必须保证内部各钢丝绳的张力均匀, 外观两边的边胶相等, 整条输送带不允许有明显的波浪状缺陷, 否则输送带在运转中会导致严重跑偏, 甚至对滚筒、托辊、架子等部件造成极大损坏, 对整机带来难以预测的损失。

钢丝绳芯输送带和织物整芯输送带相比, 前者伸长量小, 即拉紧行程可相对短些, 成槽性好。由于钢丝绳芯输送带无横向钢丝绳芯及帆布层, 故抗纵向撕裂的能力要差一些, 所以运送物料中尽量不要有尖角之类的东西, 以免将带纵向撕裂。

2 传动滚筒与卸载滚筒的合理设计

传动滚筒在带式输送机中起着传递动力, 依靠胶面摩擦力驱动输送带的作用。为防止输送带与滚筒打滑, 除采用较大的包角外, 还采用带有人字型的包胶以增大摩擦系数。这样, 不仅增大了与输送带的摩擦系数, 而且还具有排水排污的能力, 提高了输送机传动的可靠性。传动滚筒采用高强度的整体铸焊结构, 传动轴与筒体之间采用胀套连接, 改善了轴的加工条件, 提高了轴的强度, 降低了安装要求, 并且轴向定位易调整, 拆装方便, 滚筒损坏后可再利用, 降低了维修成本[1]。

卸载滚筒装在带式输送机最前部, 起扬煤卸载作用。此滚筒在整机运转中受力较大, 它受输送带承载段和空载段合力的作用, 承载段属紧段对滚筒有一个反作用力, 而空载段又是传动滚筒的驱入段也属紧段, 对滚筒同样有一个作用力, 所有作用力通过筒皮、轮毂作用在轴上。

对传动滚筒、卸载滚筒的设计, 首先从强度方面保证安全系数大于2;其次从加工工艺上保证加工质量。要保证如轴肩处的过渡圆角、筒皮和接盘的焊缝焊接质量, 每一工序每一环节都要严格把关, 绝不能有任何一处造成严重应力集中, 使滚筒破坏, 并必须进行探伤检测, 才能发挥卸载滚筒独特而重要的作用, 保证整机的正常运转。

3 逆止器

由于倾角大于20°, 所以设计时要考虑选用合适的逆止器。通常所用的滚柱逆止器、闸瓦制动器对大倾角上运带式输送机需要的逆止力矩、保险系数相对较小, 根据各矿输送机运行的情况得出, 应采用双重逆止装置。即在减速器高速轴一端采用“YWZ”型液压推杆制动器, 在减速器高速轴另一端选用接触式或者非接触式逆止器, 这两种装置配合使用逆止效果较好[2]。

4 托辊

对于承载托辊, 由于输送机倾角大, 输送物料, 尤其是散状物料时, 必须将两边托辊的槽角设计成60°左右, 可采用单排4辊, 也可采用双排4辊, 即4个辊子两两错开布置。如图1所示。下托辊是非承载托辊, 由于钢丝绳芯输送带自重很大, 故下托辊也不能按普通的去考虑设计, 可制成2辊式“V”字形或反“V”字形, 才能满足钢丝绳芯输送带的要求。

5 挡煤装置的设置

对倾角大的输送机, 如果所运送的物料中有大块粒度的, 如大块煤, 就可能在运行过程中沿倾角输送带运行相反方向滚下, 后果十分严重, 甚至会造成人身伤亡、机器损害。故在设计时要间隔一定距离设置一组挡煤装置。此装置只允许物料沿输送带运行方向通过, 而一旦逆行滚下就被挡住, 结构简单, 方便实用。如图2所示。

6 张紧装置的设计

输送带之所以能够将物料运送, 就是通过输送带与驱动滚筒间的摩擦力来实现的。因此, 整机安装后, 必须张紧输送带。采用螺旋拉紧装置显然不能满足大倾角、而且长度L>100 m的输送机。而车式拉紧又需要固定绳轮组, 费时费力, 垂直拉紧又必须有下垂空间, 特别是煤矿井下更不方便。专门设计了张紧小车解决了张紧输送带的问题。只需在尾部铺设一段15 kg/m的道轨, 张紧行程依道轨铺设长度确定。车身采用焊接结构, 车轮借用可逆配仓输送带中的两对行走车轮, 可在车身上装一滑轮, 采用JH型张紧绞车拉紧张紧小车;也可在车身上留出位置插放重锤块, 机尾滚筒安装于其上, 插放重锤块直至将输送带张紧, 这时张紧小车也是机尾, 如图3所示。

7 驱动系统的关键问题

驱动系统是带式输送机最重要的部件。对于大倾角、较长距离、较大功率的驱动系统, 关键问题就是要在起动时延长起动时间, 降低起动加速度, 不能直接起动。用调速型液力偶合器, 通过泵轮将输入的机械能转换成工作油的动能和势能, 通过涡轮将之转换成输出的机械能, 完成输入到输出的功率、转矩的传递。或者采用可控起动传输装置 (CST) , 该装置是专门为大型带式输送机配套的集减速、离合和调速于一体的软驱动装置。采用这两种驱动装置都可以实现带式输送机的软起动, 不仅能改善起动性能, 实现过载保护, 提高输送带、电机等零部件的使用寿命, 而且维护简单, 具有良好的经济性、实用性[3]。

参考文献

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[2]濮良贵, 纪明刚.机械设计[M].北京:高等教育出版社, 2006.

[3]《运输机械设计选用手册》编辑委员会.运输机械设计选用手册[M].北京:化学工业出版社, 1999.

浅谈大倾角带式输送机管理方法 篇2

一、大倾角带式输送机撒煤管理

带式输送机在运输时, 由于倾角较大, 可能会造成在运输中堆煤撒煤, 影响正常运转。煤的动安息角度一般不超过25°, 随着含水量的变化和现场条件的影响, 其稳定性也将发生较大变化。在安装设计时应该考虑到胶带槽型角度不小于45°减小运输速度, 保证物料在运输过程中不向下滚滑。当原煤含水量大出现撒煤情况时, 在给煤口两边加装导煤槽, 可以将出口宽度控制在胶带宽度60%以内, 根据实际情况可适当延长导煤槽, 在易撒煤地点加装导煤槽, 在上、下带之间安装15-20米斜板, 胶带机撒煤后直接将煤块经过斜板入下带, 在胶带机后段安装两道清扫器和一部小型刮板输送机, 撒煤后经过下带流入刮板输送机又直接注入皮带, 减少了清理劳动强度, 提高了效率, 确保皮带正常运转。

二、物料滚落下滑管理

大倾角输送机角度超过25°时, 极易造成煤块下滑滚落, 因此在设计时首先应该考虑采用花纹式胶带。花纹式胶带表面有特殊凸槽, 在一定的倾角范围内可以有效的阻止物料向下滑动。但是在使用中无法采用普通清扫器, 必须设置与之相适应的清扫器才能提高清扫效果。当原煤含水量增大时, 应该考虑在胶带机沿线皮带上带安装导煤槽防止撒煤严重导致事故发生;安装防止物料下滑、减小物下滑滚落速度的挡料装置, 按照经验每隔30米安装一道物料拦截装置, 防止事故发生。当使用DSJ型胶带机下运时, 应该考虑原煤通过上托辊的稳定性, 尽量减少输送带的下垂, 按照经验改变上托辊组的距离, 间距一般≤800mm。

三、采用软启动装置

在大倾角输送机上采用软启动装置, 除了达到改善启动性能、降低启动电流、减小对系统的冲击, 另一个重要目的是避免输送带启动时因加速度过大从而使物料失稳下滑或停滞。当采用CST装置时, 应该考虑到冷却系统的设置, 将冷却水系统设计为循环水冷却, 避免静压水供水不足时无法启动。加强液压软起装置和液压闸装置油脂管理, 定期更换油脂和滤芯, 检修时组织清理油缸。

四、飞带抓捕装置的管理

为了防止输送机飞带、断带失速, 要加强输送机断带抓捕器的管理。抓捕器主要分为两种, 机械式单向抓捕和电控式自动抓捕器, 要根据现场环境对抓捕器进行定期检修, 做好防潮、防锈处理, 还应该对抓捕器进行定期试验, 确保出现事故时可靠运行。在输送机沿线每隔30米加装龙门装置, 龙门装置采用槽钢制作, 固定在输送机中间机架上, 横梁距离皮带边沿300-500mm的距离, 当发生断带事故时, 能够阻拦皮带, 减小事故造成的损失。

五、煤质管理

为了减少事故的发生, 要对煤矿‘三乱’进行治理, 即对大块、水煤和铁器杂物的治理, 原煤必须经过粉碎、煤水分离和除铁器筛检后进入主运输系统, 减小对皮带造成的损伤。各给煤口采用给煤机给料或安装扇形闸门开关控制, 发现问题时能够及时控制给煤量。

随着原煤产量的不断上升, 大倾角带式输送机将具有更广阔的市场前景, 但是在实际使用过程中要加强管理, 不断创新, 逐步解决生产中遇到的各类问题。

参考文献

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[3]朱敏奇, 蒋卫粮.长距离带式输送机软起动技术[J].金属矿山, 1999年08期

[4]刘书文, 白胜涛.大倾角、复杂地质条件综合机械化采煤[A].第五届全国煤炭工业生产一线青年技术创新文集[C], 2010年

大倾角上运带式输送机 篇3

1.1 带式输送机技术参数及运行地点

1.1.1 自然条件

安装地点:内蒙古博源煤化工有限责任公司主斜井井筒;海拔高度:1 400 m以下;环境气温:-30~40.1℃;最大日温差:25℃。

1.1.2 技术条件

煤的松散容重ρ=1 100 kg/m3;煤的粒度≤300 mm;带宽B=1 400 mm;运量Q=1 600 t/h;倾角δ=22°;带速V=4.5 m/s;机长L=1 245.6 m;提升高度H≈416.34 m;供电电压为10 k V/380 V。

1.2 输送机整体方案分析

该输送机属大倾角、大运量、长运距强力带式输送机, 布置于主斜井, 是整个矿井运煤的咽喉要道。所以, 在设计时, 本着高强度、高可靠性、高性价比、集中控制的原则来制订设计方案。

1.3 启动和制动方式

带式输送机在启动和制动的过程中, 需要克服运动系统的惯性, 使输送机由静止状态逐渐加速至额定带速或逐渐减速至停机为止。对本机而言, 只有采用软启动和软制动的方式才能减小系统惯性对带式输送机的冲击, 大大提高带式输送机的寿命。

1.3.1 高压变频调速系统的主要特性

该系统的主要特性为: (1) 可控制启动和停止, 减少机械冲击; (2) 调节范围大, 能满足多种速度的运行要求; (3) 高精度控制, 功率平衡性好, 能够实现多机驱动的平衡性。

1.3.2 液压盘式制动系统的主要特性

该系统的主要特性是: (1) 能够使带式输送机停车减速度保持在0.05~0.3 m/s2的范围内; (2) 在系统突然断电、电机超速、输送带打滑等不利工况下, 制动安全、可靠; (3) 液压系统采用双回路系统, 具有高可靠性。

1.4 张紧方式

该机器采用机尾液压自动张紧方式。

1.5 托辊成槽方式

考虑到该带式输送机倾角大于18°, 采用60°, 25°四节深槽型托辊架防止洒料和滚料情况的发生。

2 带式输送机设计计算

2.1 初选

输送带:选用ST/S4500, 质量为qo=63.14 kg/m;托辊:托辊直径为159 mm, 306KA;上托辊间距:Ltz=1.2 m;单个上托辊旋转部分质量:11.64 kg;上托辊旋转部分质量:Gtz=11.64×3/1.2=29.1 kg/m;下托辊间距:Ltk=3 m;单个下托辊旋转部分质量:16.27 kg;下托辊旋转部分质量:Gtk=16.27×2/3=10.847 kg/m;每米上托辊旋转部分质量要和下托辊旋转部分质量的和为:qt=Gtz+Gtk=39.947 kg。

2.2 圆周力计算

每米物料质量:

代入数据, q=98.77 kg/m;

式 (2) 中:CN——附加阻力系数, 1.07;

f——运行阻力系数, 0.03;

cosβ——输送机的倾角;

g——重力加速度;

FS1——被输送物料与导料栏板之间的摩擦阻力;

FS2——清扫器的摩擦阻力。

代入数据, 圆周力F=489 633 N。

2.3 轴功率计算

代入数据, P=489 633 N×4.5 m/s/1 000≈2 203.35 k W。

2.4 电机功率计算

式 (4) 中:Kd——功率备用系数, 1.15;

η——驱动装置的传动效率, 0.88;

ξ——电压降系数, 0.95;

ξd——多机功率不平衡系数, 0.95.

代入数据, 得到电机功率Pd=1.15×2 203.35/0.88/0.95/0.95≈3 190 k W。

所以, 实选电机功率为3×1 120 k W。

2.5 输送带张力计算

2.5.1 胶带在允许下垂度最大时输送带张力

式 (6) 中:h/a——两托辊组间允许的胶带垂度, 0.01.

代入数据得, 重载段允许张力为23 825.06 N。

空载段允许张力:SKmin≥Lt K q0 g/8 (h/a) max=23 227.63 N。

2.5.2 滚筒与胶带在临界打滑状态时输送带张力

驱动形式:双滚筒三电机驱动;

功率配比:2∶1.

2.5.2. 1 第二传动滚筒奔离点输送带张力

式 (5) 中:eU￠2——胶带传动尤拉系数, 13.393.

代入数据得到, 第二传动滚筒奔离点输送带张力为281 722.26 N。

2.5.2. 2 第二滚筒趋入点输送带张力

2.5.2. 3 第一传动滚筒奔离点输送带张力

2.5.2. 4 第一滚筒趋入点输送带张力

2.6输送带强度验算

公式 (7) 中:m——输送带安全系数;

σd——带芯拉断强度, N/mm, ST4500型带σd=4 500 N/mm;

B——带宽, 1 400 mm;

通过计算可知:m=9.17, 满足胶带安全系数的要求。

3 结论

该带式输送机于2009年投入使用至今, 使用效果良好, 达到了预期的设计效果。它的使用为今后开发更大项目的强力带式输送机提供了参考资料, 具有很广泛的借鉴意义。

参考文献

[1]张尊敬.DTII (A) 型带式输送机设计手册[M].北京:冶金工业出版社, 2003.

大倾角上运带式输送机 篇4

带式输送机的机械故障和电气控制系统故障是影响输送机正常运行的主要原因[1,2]。带式输送机在运行过程中可能会出现各种故障, 如打滑、跑偏、超温、烟雾、纵撕、断带、局部过载等, 动力系统会出现过流、过压、欠压等故障。国内外专家致力于对带式输送机系统的建模、控制、故障及监测监控等方面的研究, 并取得了大量的成果。参考文献[3]介绍了一种高分辨率的Milltronics MD-256速度传感器, 可用于监测胶带速度, 可直接连接到旋转尾或弯曲滑轮轴, 准确读出胶带的速度。参考文献[4]对带式输送机系统的运动阻力进行了实验研究, 测量结果表明托辊的运行阻力、压痕滚动阻力、胶带的振动和弯曲的托辊站之间的阻力及胶带的滑动阻力都对输送机的输送效率产生影响。因此, 对带式输送机动态阻力的准确测量与正确估计, 对输送机的正常运行意义重大。

1 带式输送机系统结构

从矿用带式输送机结构考虑, 其驱动方式根据传输距离、载荷和胶带倾角来确定, 带宽由载荷确定。胶带倾角要根据矿井采区距离地面的高度, 即带式输送机的机头和机尾的落差来确定, 对于胶带倾角为0~15°, 同时胶带宽度为1.2~1.5 m的输送机系统, 输送距离小于1 000m时, 采用单滚筒驱动;输送距离在1 000~3 000m之间, 采用双滚筒驱动;输送距离大于3 000m时, 采用三机驱动。如果胶带宽度小于1.2m或在1.5~2.2m之间, 采用的驱动方式及托辊的间距要随之调整。常用的单滚筒驱动和双滚筒驱动的带式输送机系统结构示意如图1所示。

2 带式输送机系统的力学结构模型建立

2.1 系统力学结构模型

带式输送机是一个复杂的机电系统[5,6,7,8,9], 在建立动力学模型时, 要考虑输送机的承载段 (上行胶带) 、回程段 (下行胶带) 的不同阻力。以陕煤集团黄陵建庄矿的带式输送机系统为例, 其带宽为1.2m, 上行胶带每间隔1.5m设置1个托辊, 下行胶带每间隔3m设置1个托辊, 考虑到胶带本身、承载煤及托辊的质量, 把驱动装置所提供的驱动力作为系统的输入。考虑到输送机张紧装置的作用, 将输送机系统划分为多个微单元, 即多个分支结构。每个微单元等效成由弹性阻力和黏性阻力合成, 其等效的单滚筒驱动和双滚筒驱动的带式输送机系统力学结构模型如图2所示, mi为输送胶带第i个和第 (i+1) 个托辊之间胶带的质量 (i=1, 2, …, G, G+1, …, N-1, N) ;ki为第i个托辊产生的弹性系数;Bi为等效黏性系数;mGX为改向滚筒的质量;mZJ为张紧装置的质量;v为胶带速度;F为驱动电动机给滚筒的驱动力。

2.2 系统力学结构模型方程建立

按图2中每一个微单元列写微分方程, 考虑系统运行阻力有与带速方向有关的部分和与带速方向无关的部分, 与带速方向有关的部分是由摩擦引起的阻力, 与带速方向无关的部分是由重力引起的阻力。实验证明带式输送机的运行主要阻力随带速的增大而增大, 它们的关系可按线性关系处理[10,11]。针对一段微单元, 根据力学平衡定理可得其力的平衡方程如式 (1) 所示。

式中:fi为第i个微单元的驱动力;yi为胶带的位移;ki为第i个微单元的等效弹性系数, ki=Eb/li, E为单位带宽的弹性模量, b为带宽, li为第i个微单元胶带长度;Bi=Ebτ/li, τ为流变常数;fci为第i个微单元的运行阻力;y·为胶带运行的速度;y¨为胶带运行的加速度。

整理式 (1) 可得

式中:M为等效质量;胶带正常运行时,

M在承载段、回程段等不同段的定义如下:

(1) 承载段 (含物料、胶带、托辊) 的等效质量为

式中:i=1, 2, …, G;qG为第i个微单元的物料质量;qB为第i个微单元的胶带质量;qtgs为第i个微单元的上托辊质量。

(2) 回程段的等效质量为

式中:j=G+1, G+2, …, N;qtgx为第j个微单元的下托辊质量。

(3) 输送机机尾的等效质量为

式中:qGX为输送机机尾改向滚筒的等效质量;qZJ为张紧装置的等效质量。

(4) 输送机机头的等效质量为

式中:qF为输送机机头驱动滚筒等效质量。

带式输送机系统运行时承载段及回程段阻力方程分别为

(1) 承载段阻力方程:

(2) 回程段阻力方程:

式中:fci为承载段第i个微单元的运行阻力;fcj为回程段第j个微单元的运行阻力;c为模拟摩擦阻力系数;g为重力加速度;θ为胶带倾角;li和lj分别为承载段和回程段的微单元胶带长度。

3 带式输送机阻力仿真

以黄陵建庄矿在用煤运输系统的带式输送机为例, 其胶带长为3 400 m, 该带式输送机系统共由4部带式输送机组成, 其中第1部带式输送机 (位于运输大巷) 胶带长为1 800 m、电动机功率为800kW;第2部带式输送机 (位于主斜井) 胶带长为1 200m、电动机功率为800kW;第3部带式输送机 (位于井口) 胶带长为200 m、电动机功率为100kW;第4部带式输送机 (位于地面的落煤点前) 胶带长为200m、电动机功率为100kW。这4部输送机带宽均为1 200mm, 分别由4台电动机拖动, 额定速度为4m/s, 电动机供电电压均采用660/1 140V, 且主传动滚筒直径均为1 250mm。下面对第2部带式输送机系统进行仿真, 按胶带倾角划分为5段, 分别为倾角为0°, 长为200m;倾角为3°, 长为50m;倾角为15°, 长为700 m;倾角为3°, 长为50m;倾角为0°, 长为200m。该输送机参数见表1。

将表1参数代入式 (2) —式 (8) , 经计算整理可得到各段的阻力方程。

(1) 承载段的阻力方程为

(2) 回程段的阻力方程为

针对以上阻力方程, 用谐波模拟托辊和胶带在运行过程中的微小振动, 并在承载段和回程段运行在3s和5s时模拟局部过载故障以及模拟3次谐波和5次谐波干扰故障, 采用Matlab对各段进行故障仿真, 结果如图3—图6所示。

承载段和回程段在局部过载故障不同作用时间下的动态阻力故障数据见表2—表5, t为采样时间点, t1=2s, t2=3s, t3=3.1s, t4=3.2s, t5=5s, t6=5.1s, t7=5.2s, t8=6s, t9=28s, t10=29s, 故障发生在3s和5s后的0.1s或0.2s, 其他时间点为正常动态阻力值。

由图3、图4和表2—表5可知, 带式输送机在运行过程的动态阻力在3s和5s时出现下移, 反映出受扰动影响出现局部过载故障, 但时间很短, 随着时间的增加, 阻力会慢慢趋向于一个平缓的稳定值。承载段和回程段阻力的变化曲线基本类似, 只是承载段的阻力含煤的质量且托辊的间距小于回程段, 因此, 承载段的阻力大于回程段阻力, 且阻力曲线的收敛时间慢2s。由图5、图6可知, 由于机尾有改向滚筒的质量, 其阻力大于承载段的阻力, 机头有驱动滚筒和改向滚筒的质量, 其阻力大于机尾的阻力。

4 结语

建立了单滚筒和双滚筒驱动带式输送机的力学结构模型, 进而建立了与之对应的动力学方程, 从而得到了带式输送机系统单元阻力模型;以黄陵建庄矿长距离四段式带式输送机系统为例, 对其中机头和机尾落差为170 m、胶带长为1 200 m的第2段斜井双滚筒驱动的带式输送机进行了仿真, 包括对倾角分别为0、3、15°的承载段和回程段、机尾改向滚筒、机头驱动滚筒的动态阻力进行了计算和故障仿真, 得到了带式输送机的阻力对位移影响的规律。仿真结果表明, 胶带的局部故障直接影响位移的幅值;承载段的阻力大于回程段阻力, 机尾的阻力大于承载段的阻力, 机头阻力大于机尾的阻力, 且较大阻力的曲线收敛时间较慢;阻力直接影响位移, 必须通过控制器来调节。

参考文献

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大倾角上运带式输送机 篇5

关键词：大倾角带式输送机,设计,应用

在煤矿生产中,井下的带式输送机是关键设备,它像血管一样肩负着原煤的运输。当今的煤矿工业领域中,生产规模在不断的扩大,带式输送机也向着大运量,大倾角,高速率的方向发展。但是传统的带式输送机大多采用静态的刚体理论,只对输送机平稳运行的时候加以考虑,这是不能用于大倾角带式输送机上的,因为因为大倾角带式输送机在上运时起动会产生很大的张力,下运时制动的张力也很大。这就需要我们全方面进行探究。

1 大倾角带式输送机的发展现状及趋势

带式输送机在煤炭的工作领域中有非常广泛的应用,它可以长距离高速度的运输大量物料。国内外都曾做过大倾角的尝试,曾有压带式和管状的带式输送机的出现,但由于压紧输送带的设置,使得结构较以前复杂,从而消耗更多的能量,磨损也比较大,所以一般只用来在短距离倾角很大的情况下进行输送。而管状带式输送机采用的中间架,增加了导轮等部件,使结构变得复杂。而且在输送带的成槽性好的前提下,必须均匀受料。由此可见,这两种带式输送机都并非理想大倾角的输送机。目前研发出的深槽型带式输送机优点在于结构较为简单,可以使用通用的带式输送机部件,而且制造安装较为方便。[1]对国内目前带式输送机使用情况分析可以得出,它的制动系统效果并不理想,发生多起因制动装置不理想而造成的输送带撕裂,电机损坏严重等现象,造成巨大经济损失。随着人们安全意识的提高,制动系统的问题已经成为企业和个人最为关心的重要问题。因此应更好的完善制动装置,保障设备和操作人员的安全。目前各企业大多数采用开环的控制策略来对煤矿井下带式输送机进行控制,对于控制的过程没有太多的优化。带式输送机控制系统的发展趋势是引入闭环控制,开发出只能的控制系统,通过传感器的工作来采集相关数据,这样可以大大提升输送系统的可靠性和安全性。

2 大倾角带式输送机中输送带的结构设计

输送带有两部分组成,分别是带芯和覆盖层。其中,作为输送带骨架的带芯几乎承受输送带上的全部负荷,覆盖层是用来保护中间带芯的物质,可以隔离周围介质的不利影响。位于上部的覆盖胶层作为传送带中的承载面是比较厚的,它用来与物料直接接触,并且接受物料带来的磨损以及冲击。位于下部的覆盖胶层是用来与支撑托辊接触的,用来承受压力。它的厚度一般比较薄,目的是减少托辊在运行时产生的阻力,位于侧面的覆盖胶起到保护的作用,在输送带跑偏导致侧面与机架相碰撞时保护侧面不受磨损撞伤。总体来看输送带被分为织物层芯和钢丝绳芯,而织物层芯又分为分层织物层芯和整体编织织物层芯两大类。在织物层芯中材质可以选择棉、尼龙、维纶等。处于相同的带强下,整体编织织物层芯输送带厚度比较小,有足够强的柔韧性,可以抵抗大幅冲击,但其伸长率比较高,在投入使用的过程中需要较大的拉紧力。钢丝绳芯输送带的大致结构是许多系钢丝绳以固定间距排列,并用胶料粘合。这种结构使得钢丝绳芯输送带有很强的纵向拉伸度,可以有效的抗弯曲,与编织织物层芯输送带相比伸长率低了很多,有强大的抗冲击的性能,使用的寿命明显加长。但是相比而言粘滞性较弱。[2]在大倾角带式输送机上通常以花纹输送带为主,它的实质是钢丝绳芯输送带,为了弥补钢丝绳芯输送带粘滞性弱的缺点,使煤料不下滑,向着传送带中间位置堆积,所以将钢丝绳芯传送带的覆盖胶的上层也就是与物料接触的层面制作成花纹的形状。

3 大倾角带式输送机的拉紧装置设计

在大倾角带式输送机工作过程中,输送带在拉力和惯性的影响下发生一定量的形变,变长松弛的传送带不能参与到正常的工作中。这就需要输送带具有拉紧装置,防止打滑。拉紧装置在大倾角带式输送机中的作用有以下几项。它能够保证输送带在滚筒上有足够大的张力,传递所需的牵引力,以防张力过小而出现打滑的现象。还可以使输送带具有良好的垂度条件,并且使输送带的更换修补更加方便。大倾角带式输送机在工作的过程中起动工况、制动工况、稳定工况所需要的张力不同,传统的带式输送机都是根据稳定工况来选择拉紧装置的,但在实际工作中需要的张紧力往往很大,如果拉紧的力量不够大,会致使张紧装置失效,对机械设备和工作人员带来危险。常见的拉紧装置有重锤式、固定式、自动拉紧式。重锤式,顾名思义就是利用重锤的重量对传送带进行拉紧,对由于温度或摩擦产生的传送带长度变化进行及时的调整补偿,结构简单,应用广泛,但缺点是不能自动调整。固定式拉紧装置是大倾角带式输送机运转过程中的位置固定在一处的拉紧装置,螺旋拉紧装置是常用于短距离输送机中的一种固定式拉紧装置,电动绞车与手动绞车式固定拉紧装置则适用于大型的带式输送机。固定式拉紧装置在输送带正常运作时时不进行工作的,在输送带有塑性形变时悬垂度变大,张力变小,应调整拉紧的位置。其优点为结构简单而紧凑,工作可靠性较强。[3]自动式拉紧装置根据动作原理的差异可分成半自动和全自动两种。半自动式是指驱动滚筒上的分离点张力被约束在几个值的范围内进行调整。全自动式就是在分离点的张力在不断变化,导致这种变化的因素是外界的载荷,这样来保证输送带在运行过程中相遇点和分离点的张力是一个恒定值。对于大运量长距离的输送机,自动拉紧装置可以避免输送带出现松弛跑偏等现象,保证输送机的有效工作。

结束语

煤矿作为我国工业生产的血液对我国的发展产生至关重要的影响,在近些年,煤矿的开采量也越来越大,随着煤炭的开采,老矿区开采难度很大,大倾角带式输送机面临着越来越多的工作面。大倾角带式输送机的安全和可靠,是我国的煤矿在生产过程中安全问题的重要保障,只有在实际的工作中,发现问题,并及时反馈问题,针对问题制定相应的解决完善措施。这样才能达到在减少设备和人力投入的同时保证生产效率的目的,从而促进我国工业和经济的发展。

参考文献

[1]蒲继承.长距离大倾角主斜井带式输送机技术方案的制定[J].煤矿机械,2015,36(5):119-122.

[2]于岩,于宁,于圣哲.双滚筒驱动带式输送机摩擦条件的分析及确定[J].煤炭科学技术,2013,41(4):79-81.

大倾角上运带式输送机 篇6

关键词：长运距,大运量,大倾角带式输送机,技术方案

某矿需要一条带式输送机,主要技术参数如下:输送量:900t/h;输送倾角:25°;输送距离:880m;输送带宽度:1400mm。

根据以上技术条件和要求经分析可知,此输送机属于典型的长运距、大运量、大倾角带式输送机,由于该输送机运距长、惯性大,启动载荷相对较大,因此该输送机的技术难点在于:(1)如何解决输送机带载平稳启动,减小启动时给机械构件、输送带以及电网造成的冲击;(2)如何有效防止物料的下滑和大块物料的滚落;(3)如何有效避免带载停车后设备的逆转;(4)如何选择合理的拉紧方式;(5)断带保护(飞带捕捉)问题。

通过分析、计算、比较,我们进行了较为可行的方案设计及选型设计,本着安全、可靠、先进、实用、经济的原则,我们重点拟定了以下方案:

1 带速及输送带规格型号

根据运量、运距、输送倾角等技术条件,经综合考虑,通过详细计算和分析,选用带速4.0m/s比较合理,输送带选用高强度阻燃型钢丝绳芯输送带,型号规格为:St/s4500。

2 启动方式

经计算分析,该条带式输送机采用头部双驱动,选用两台YB560-4/1250KW电机(10KV)。

由于该条大倾角带式输送机启动时启动力矩和电流都比较大,对电网和机械构件以及输送带造成的冲击比较大;传动滚筒与输送带间容易打滑。同时为保护大倾角皮带机启动过程中物料不发生下滑和滚料现象,启动加速度应控制在0.1~0.3m/s2,所以此类输送机启动应首先选用软启动。

目前国内经常使用的软启动方式有美国的CST、澳大利亚的BOS、国内公司生产的液体粘性软启动装置、调速型液力偶合器、电气软启动等,根据此带式输送机的运行工况和具体条件以及我们多年生产带式输送机的经验,选用美国的CST可控传动系统较为合理,选用该装置不仅能降低输送带的强度,提高输送带的使用寿命,而且能大大提高输送机启动的平稳性和可靠性。

该装置是一种集机、电、液一体化的可控软启动系统,主要由行星齿轮减速器、可控液体粘性离合器、电液控制系统、冷却系统等组成。它适用于矿山机械的起动、调速、停车、制动等工况,在带载启动时能实现电机空载启动,可以实现0.05~0.025m/s2的加速度起动带式输送机,并可根据设备的运距、速度等实际要求设定起动时间。与电控配套使用时,能实现多电机功率平衡,其误差小于8%。并且可以实现停车过程中的可控停车,其性能优于其它启动方式。在国内众多煤矿得到了很好的应用。

3 物料的防滑措施

物料下滑的根本原因在于物料的下滑分力大于物料与输送带间的摩擦力以及物料之间的内摩擦力较小。为了增大物料与输送带间的摩擦系数和物料间的内摩擦力,我们开发研制了四联深槽托棍组(每组4个托辊,前后交错布置,槽角为60°),很好地解决了这一技术难题。实践证明这一方法是行之有效的。在物料粒度小于200,含水量不大的情况下,上运倾角最大可达29度。

4 大块物料的防滚落措施

大块物料的滚落是由于输送带变坡或者受其它外力的影响而改变了物料间的内摩擦力,使得物料变的松散,内摩擦力减小,从而使附着在物料上部的大块物料滚落。除了采用四联深槽托辊组外,每间隔50米我们设置了一组内凹式挡煤板,两侧中间架上面还增设了500mm高的防护网,在变坡点处设置了压带装置。

5 防止带载停车时设备逆转的措施

当带式输送机带载停车时,由于物料下滑分力的作用,设备将出现逆转。为防止此现象发生,在减速器II轴上设置NF型非接触式逆止器,同时在传动滚筒轴的另一侧安装可控盘式制动装置,该装置配合电控可实现制动力自动平衡调节功能,实现带式输送机的软制动停车,制动减速度可控制在0.05~0.3m/s2,并可避免带载停车时物料下滑或滚料。可控盘式制动装置成熟的设备有国产KZP型盘式制动装置和国外SHI型制动装置。从经济、服务等方面考虑建议采用国产盘式制动装置。

6 断带保护措施

由于输送带老化或输送带硫化接头质量不好,会造成输送带断裂。为避免这种事故的发生,除在设计时选用输送带的安全系数要大于8外,还应采取其它防护措施。为此我们设计制造了不可逆转托辊(每隔5组上托辊组设置一组),这样可克服部分下滑分力,减少断带现象的发生。同时为了能在输送带断裂初期把输送带捕捉住,我们选用了飞带捕捉装置。

7 拉紧装置

拉紧装置选用YZL型液压自动拉紧装置。YZL型液压式自动拉紧装置的主要特点:(1)拉紧力可以根据需要进行设定,使设备处于最佳的工作状态;(2)拉紧力设定后,可以保持系统处于恒力拉紧状态;(3)具有响应速度快,动态性能好的特点,以及时补偿输送带的弹塑性变形;(4)油泵电机启动,达到额定拉力时,电机断电,由蓄能器完成油力补偿,从而达到节能运行;(5)与电控装置和测速装置配合,可以实现整机设备的打滑保护作用。

该张紧装置布置在机头水平段胶带回程分支,此位置拉紧响应快,能有效避免启动时胶带打滑,比设置在机尾部更为合理、有效。拉紧装置的开关量和压力模拟量传感器选用进口产品,液压绞车拉紧力不小于30吨。拉紧小车轮与轨道的间隙不大于3mm,小车轮应在小车两端部,小车要加设防掉道装置,并设有手动调偏装置。

8 结束语

大倾角带式输送机在我国矿山生产中有着广阔的应用前景,特别是在煤矿。我国倾斜煤层较多,目前大倾角上下山大都是人为地打成15°左右的小角度以采用普通式输送机或者采用刮板输送机。大倾角带式输送机地成功应用,既能减少巷道开拓量和设备投资,又可加快工程进度,具有较大的社会经济效益。

参考文献

[1]于岩,李维坚主编.运输机械设计[M].中国矿业大学出版社,1998(08).

大倾角上运带式输送机 篇7

带式输送机是煤矿原煤运输必不可少的主要设备,随着技术发展,矿井设计能力越来越大,大型主斜井带式输送机最高输送量已达到8 000 t/h,提升高度已达550 m。当大型上运带式输送机带载运行由于停电或者驱动装置发生故障而停机时,特别是上运段满载的情况下,物料会在重力作用下使输送机发生逆转,造成飞车事故,轻则堵塞巷道,损坏设备,重则造成重大人员伤亡事故。而逆止器是大型上运带式输送机的必备安全设施[1],合理选择逆止器可有效避免此类事故发生。对于逆止器选型计算,目前行业内有多种逆止力矩计算方法,方法不同造成的选型结果也各不相同,有时还相差较大。因此选择合理的计算方法显得尤为重要。

1 逆止力矩计算

大型上运带式输送机逆止器选型首先须进行逆止力矩计算。不同工况下上运带式输送机带载停车时产生的逆止力是不同的,必须按最不利工况来分析,即输送机上运段满载,其他区段空载。对于逆止力矩计算,目前各主要设计规范、设计手册以及国内、外设备厂家给出的计算方法并不相同,主要有下滑力计算法、电机功率计算法、逆止功率计算法以及承载能力计算法。

1.1 下滑力计算法(方法1)

传动滚筒所需要的逆止力计算公式如下:

式中,Fst为倾斜阻力,Fst=qGg H;FHmin为主要阻力,FHmin=f1Lg[qRO+qRU+(2qB+qG)cosδ];f1为逆止工况模拟摩擦因数,f1=0.012;L为带式输送机长度;qRO为承载段托辊单位长度旋转部分质量;qRU为回程段托辊单位长度旋转部分质量;qB为输送带单位长度质量;qG为输送物料单位长度质量;δ为带式输送机铺设倾角;H为输送机提升高度[2,3,4,5,6,7]。

作用于传动滚筒轴上的逆止力矩:

式中,D为传动滚筒直径;St为逆止器工况系数,St=1.75。

1.2 驱动功率计算法(方法2)

驱动功率计算法公式如下:

式中,PM为带式输送机驱动电机额定功率;K为电机服务系数,K=1.15;n为逆止器安装轴转速。

1.3 逆止功率计算法(方法3)

带式输送机空载运行所需功率:

带式输送机满载水平运行所需功率:

带式输送机载荷垂直提升所需功率:

带式输送机的逆止功率:

所需逆止力矩:

式中,f为正常运行时模拟摩擦因数,此处取f=0.028;V为带式输送机运行速度;Q为带式输送机输送能力;L0为头尾滚筒中心距修正系数,取L0=52.07 m;K0为模拟摩擦因数修正值,取K0=0.7。

1.4 承载能力计算法(方法4)

以输送机承载能力计算逆止力矩,公式如下:

上文中介绍的4种计算方法各有其特点,逆止力矩计算法是一种常用计算方法,与国家标准《带式输送机工程设计规范》(GB 50431—2008)中给出的算法基本一致;驱动功率计算法常用于一些国外逆止器厂家,他们认为带式输送机的最大逆止力矩往往发生在输送机故障后,满载启动未正常运行停机时,此时逆止力矩等于正常停机时的逆止力矩加上输送带张力的反作用力;逆止功率计算法多见于一些国内设备厂家,将输送物料所需功率折算成空载运行、满载平运以及满载提升分别计算,是一种精确计算法;承载能力计算法是一种简易算法,多用于一些较简单输送机逆止器选型估算。

2 实例校验及各方法分析

现以斜沟矿井二号主斜井带式输送机为例,对各种计算方法进行比较。主要技术参数:输送量Q=4 500 t/h,带宽B=1 800 mm,带速V=5.0 m/s,机长L=1 363 m,倾角δ=17°,提升高度H=398 m,驱动功率为4×2 240 k W。分别采用上文介绍4种计算方法计算逆止力矩,计算结果见表1。

从表1可以看出,方法1与方法3的计算结果较为接近,方法2根据驱动功率计算结果数值最大,主要是因为驱动电机功率选取时本身已经有1.35倍左右的安全系数。因此,按此法计算逆止器的安全系数最高。方法4公式较简单,适用于输送机逆止器的选型估算,逆止力矩计算值也较大。如果逆止器选型时安全系数选取过大,可能使逆止器型号加大,增加设备投资。因此从安全性及经济行两方面考虑,下滑力计算法和逆止功率计算法是合理计算方法。

3 逆止工况打滑验算

逆止工况的可靠性是大型上运带式输送机可靠性的一个重要方面。低速逆止器的推广使可靠性得到保障,但输送机满载停车后输送带反向打滑下溜事故仍时有发生,因此逆止器选型结束后,必须进行打滑验算,逆止工况下输送机各点张力如图1所示。

输送机正常向上运行时突然发生逆转,此时物料有向下运行的趋势,此时各点张力如下:

根据欧拉公式,不打滑验算公式:

式中,μ为滚筒与输送带之间的摩擦因数;α为滚筒围包角。

通过计算,只要满足式(6)的要求,在逆止工况下不会出现打滑现象。如果不满足欧拉公式,可以采取以下措施避免打滑:①增加张紧装置张紧力,如果采用的是重锤张紧方式可以更换为液压自控张紧方式;②优化滚筒布置方式,通过增加改向滚筒等方式增加安装逆止器滚筒的围包角α值;③增加滚筒与输送带之间的摩擦因数,可采用菱形包胶,或采用陶瓷包胶等方式增大μ值,一般情况下,采用陶瓷包胶可以将摩擦因数提高到0.4,同等条件下圆周传动力可增加50%[8,9,10,11,12,13,14]。

4 逆止器布置方式分析

由于传动滚筒轴和高速轴间的任何传动部件失效都将导致倒转发生,因此对于大型上运带式输送机,由于其逆止力矩很大,最理想的安装位置是滚动低速轴上。常见大型逆止器布置方式有以下几种。

4.1 布置在驱动装置对侧

大型带式输送机为安全考虑,一般布置两台逆止器。当带式输送机采用2套驱动装置(图2),功率配比1∶1时,可将头部传动滚筒兼做卸载滚筒,将逆止器布置于驱动装置对侧。一方面逆止器检修方便,另一方面可减少改向滚筒数量,节省设备投资。

4.2 布置在驱动装置同侧

当带式输送机采用3套驱动装置,功率配比为2∶1,同时需考虑制动装置时,可以将逆止器布置于驱动装置同侧,此方式可减少滚筒数量,投资较省,制动器安装于单驱动的传动滚筒对侧,布置较合理,但逆止器检修麻烦,必须将驱动装置同时卸下。逆止器布置在驱动装置同侧方式如图3所示。

4.3 布置在头部卸载滚筒处

输送机机头卸载处由于卸料或转载要求一般较脏,某些主斜井带式输送机考虑到驱动装置的维修及环境影响,将驱动装置放置在驱动机房地面上,上部平台头部卸载滚筒可以用来布置逆止器,一般用于4套驱动装置,功率配比2∶2时,此方式逆止器统一布置,检修时方便装卸[15]。此方式如图4所示。

以上几种方式都是按单台逆止器需满足整台输送机所需逆止力矩考虑,随着煤矿规模越来越大,当出现大提升高、大输送量带式输送机时,可能会出现单台逆止器所需逆止力矩过大,无法选型的情况,此时可以考虑带均载力臂装置的逆止器,此装置可以使2台逆止器均衡受力,共同承担整台输送机所需逆止力,目前均载力臂逆止器在国内应用较少,但在国外已经有成功使用案例。

5 结语

通过理论及实例分析可以看出,逆止力矩的计算可采用下滑力计算法或逆止功率计算法,这2种方法也是国内和国际上公认的合理计算方法。为确保安全,在选型计算后必须进行逆止工况下的打滑验算,同时结合逆止器安装位置、环境温度以及其他现场条件进行综合分析,才可以满足大型输送机逆止安全的使用要求。笔者最后对大型带式输送机逆止器常用布置方式进行分析,总结了其优缺点,供广大设计同仁参考。

摘要：介绍了逆止器在矿用带式输送机选型过程中的重要性,为准确进行逆止器选型计算,列举了逆止力矩常用的4种计算方法,结合设计实例对4种方法进行对比,分析其各自优缺点,确定了合理计算方法;通过逆止工况下带式输送机输送带瞬时张力计算,推导出逆止打滑验算校验公式,并提出解决打滑问题的具体方法;最后总结了逆止器常用布置方式及其特点。