周曉中

（唐山開灤鐵拓重型機械制造有限公司，河北 唐山 063103）

概述

煤炭，因其特有的經(jīng)濟價格和豐富的儲藏量，越發(fā)受到大眾的喜愛。作為運輸煤炭的重要工具——帶式運輸機也隨著備受煤礦人的重視。目前，帶式運輸機作為水平運輸或傾斜運輸工具目前已廣泛應(yīng)用于煤炭行業(yè)中。

所謂煤礦帶式輸送機，實際上它是一個非常簡便的輸送設(shè)備，它的速度非?？?容量也較大,高度節(jié)省能源,可以輸送大量的物料或原料,而且輸送能量可大可小,信賴度高,安全可靠。在煤礦運送中，煤礦人正確的選擇和配置運輸設(shè)備，合理的組織運輸工作對礦床的開采具有重要的意義。文章結(jié)合筆者所從事的工作，淺談下煤礦井下帶式輸送機的設(shè)計及個人對其淺顯的認(rèn)識。供同行參考。

1.目前煤礦采用帶式輸送機的情況及特點

1.1 帶式輸送機使用情況。目前,煤礦使用量最多的一種機型是固定帶式輸送機,其主要用于水平或傾角小于18°的場合。運量1000～4500t/h,運距 1000～8000m,帶速 2.5至5.6m/s,帶寬2200mm,驅(qū)動總功率750～5550kW。在實際使用中為了降低膠帶強度要求和減小驅(qū)動裝置尺寸,我們通常采用中間直線摩擦驅(qū)動或中間卸載式驅(qū)動,并采用軟啟動技術(shù)。

1.2 帶式輸送機特點。一般地，帶式輸送機的運動部件和磨損件僅為托輥和滾筒,輸送帶耐磨,壽命較為長,自動化程度高,在使用中平均每公里不到1人,機油和電力也較少?，F(xiàn)在的帶式輸送機，輸送坡度一般可在20°以上,如用圓管式可達(dá)90°,可實現(xiàn)水平轉(zhuǎn)彎,可節(jié)省基建投資。另外,通過合理設(shè)計也可大量節(jié)約基建投資。但在實際運輸過程中，由于運動部件自重輕,無效運量少,在所有連續(xù)式和非連續(xù)式運輸中,帶式輸送機耗能最低、效率最高。

2.帶式輸送機的設(shè)計

上世紀(jì)60年代，我們國家煤礦主斜井提升開始使用帶式輸送機,井筒傾角一般小于18°,運輸距離和運輸能力均比較差,隨著相關(guān)技術(shù)的突破和發(fā)展,帶式輸送機逐漸發(fā)展成熟并在斜井提升得到了良好的應(yīng)用。

據(jù)筆者所知，目前,我國煤礦將近九成的主斜井提升應(yīng)用帶式輸送機,輸送機方案確定的合理性直接關(guān)系到煤礦投資和運營狀況,設(shè)計人員要科學(xué)計算、合理優(yōu)化。

2.1 帶式輸送機的選型。在煤礦運輸中，合理選擇輸送帶對于減少設(shè)備和井巷投資,提高安全性以及縮短工期具有重要作用。輸送帶帶寬選取涉及到物料塊度與運量兩個參數(shù)。帶寬首先要滿足塊度要求,即2X 0.2m≤B,(B為帶寬,X為煤的最大塊度),其次要滿足運能的要求。在滿足運能的情況下,選擇較小帶寬,同時在滿足帶強安全系數(shù)的前提下,盡可能提高帶速。

2.2 帶式輸送機的帶速選擇和計算。在這里需要特別說明的是，提高帶速是提高帶式輸送機的運輸能力，同時減小帶寬及帶強,節(jié)省投資的有效方法。但存在的問題是,提高帶速會降低托輥的壽命,增加托輥的成本。目前國內(nèi)生產(chǎn)的阻燃鋼絲繩芯膠帶的現(xiàn)狀說明,提高帶速以降低對帶強的要求具有重大現(xiàn)實意義。筆者查閱資料表明,大運量、長運距帶式輸送機帶速保持在5～9m/s時綜合運行技術(shù)指標(biāo)最優(yōu)。托輥等高質(zhì)量、高可靠性的部件是保證高帶速輸送機穩(wěn)定可靠運行的前提。

2.3 帶式輸送機的安全系數(shù)確定。輸送帶的安全系數(shù)，對帶式輸送機的經(jīng)濟性和可靠性影響很大?，F(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)以輸送帶的額定破斷強度為基礎(chǔ)，綜合考慮疲勞強度的大幅降低、由彎曲和伸長導(dǎo)致的強度下降、接頭強度損失、起制動工況下動態(tài)張力的增加等因素，給出輸送帶的安全系數(shù)。

例如，DIN 22101—1982標(biāo)準(zhǔn)建議，鋼繩芯輸送帶的動態(tài)安全系數(shù)為4.8～6.0，穩(wěn)態(tài)安全系數(shù)為6.7～9.5。其實，這種以輸送帶額定破斷強度為基礎(chǔ)的安全系數(shù)表示法很不直觀，且在概念上容易引起誤導(dǎo)。實際工程要求輸送帶的疲勞強度，在滿足工況最大張力的基礎(chǔ)上，具有適當(dāng)?shù)陌踩禂?shù)。最近的一項研究認(rèn)為，鋼繩芯輸送帶在脈動循環(huán)10 000次以后的疲勞強度，是其額定破斷強度的36%，在此基礎(chǔ)上，標(biāo)準(zhǔn)給出了上述安全系數(shù)值。

2.4 注意事項

上面闡述了帶式輸送機的設(shè)計，但要注意，如果我們采用高精度托輥和高性能輸送帶會大大減小運行阻力。我們知道，帶式輸送機的主要阻力是由托輥旋轉(zhuǎn)阻力和輸送帶前進(jìn)阻力組成的。隨著近年來托輥的結(jié)構(gòu)形式推陳出新，特別是采用高性能的專用軸承和高精度的密封圈，有效地降低了托輥的旋轉(zhuǎn)阻力。與此同時，輸送帶的面膠和芯膠材料也不斷更新，使輸送帶既有一定的成槽性，也有一定的膠面硬度和耐磨性。按照現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)，主要阻力采用模擬摩擦系數(shù)，廠值進(jìn)行估算。DIN標(biāo)準(zhǔn)和ISO標(biāo)準(zhǔn)建議，在通常工況下，f取0.017～0.020；按國內(nèi)設(shè)計經(jīng)驗，f通常取0.020～0.025。

根據(jù)筆者的工作經(jīng)驗可知，按現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)推薦的模擬摩擦系數(shù)f值計算的主要阻力，在多數(shù)情況下偏大，較大程度地影響了輸送機的經(jīng)濟性。

3.帶式輸送機操作要領(lǐng)

在實際煤礦生產(chǎn)中，如何有效操作帶式輸送機，是很重要的一個環(huán)節(jié)。我們可以根據(jù)開采工作面的需要，一般設(shè)置為首臺，由人工直接控制，當(dāng)采面出煤時，司機操縱工作面帶式輸送機綜合保護(hù)裝置的“起車”按鈕，工作面帶式輸送機開始運行。當(dāng)煤流碰到安裝在機接近機頭位置的開車傳感器時，給與工作面帶式輸送機搭接的轉(zhuǎn)載帶式輸送機的控制單元發(fā)送開車信號，控制轉(zhuǎn)載帶式輸送機開車，煤流碰到安裝在轉(zhuǎn)載帶式輸送機接近機頭位置的開車傳感器時，順控下一臺搭接帶式輸送機起車，依次類推，直到最后一臺帶式輸送機運轉(zhuǎn)，把采區(qū)工作面的煤運到煤倉。

此外，有些集控時的起車方式是根據(jù)運輸系統(tǒng)中各條膠帶機的運長、帶速測算出每部膠帶的煤流時間，設(shè)定各臺帶式輸送機綜合保護(hù)裝置順控下臺帶式輸送機起車時間，由“首臺帶式輸送機→中間轉(zhuǎn)載帶式輸送機→末臺帶式輸送機”之間的時序?qū)崿F(xiàn)運輸系統(tǒng)運轉(zhuǎn)。

4.帶式輸送機發(fā)展趨勢

目前，為了適應(yīng)煤礦高產(chǎn)高效集約化生產(chǎn)的需要，帶式輸送機的輸送能力要求不斷要加大。長距離、高帶速等是今后發(fā)展的必然趨勢。比如說，10a內(nèi)輸送量要提高到3000～4000 t/h，還速提高至 4～6m/s，輸送長度對于可伸縮帶式輸送機要達(dá)到3000m。對于鋼繩芯強力帶式輸送機需加長至5000m以上，單機驅(qū)動功率要求達(dá)到1000～1500 kW，輸送帶抗拉強度達(dá)到6000N/mm（鋼繩芯）和2500 N/mm（鋼繩芯）。尤其是煤礦井下順槽可伸縮輸送技術(shù)的發(fā)展，隨著高產(chǎn)高效工作面的出現(xiàn)及煤炭科技的不斷發(fā)展，原有的可伸縮帶式輸送機，無論是主參數(shù)，還是運行性能都難以適應(yīng)工作面的要求，煤礦現(xiàn)場急需主參數(shù)更大、技術(shù)更先進(jìn)、性能更可靠的長距離、大運量、大功率順槽可伸縮帶式輸送機。

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[3]李棟，張媛，周滿山，于巖.帶式輸送機的動力學(xué)設(shè)計[J].煤礦機械，2002年04期