王艷輝

（山西約翰芬雷華能設(shè)計工程有限公司，山西 太原030000）

0 前言

隨著煤礦生產(chǎn)系統(tǒng)的不斷大型化，對上料系統(tǒng)的生產(chǎn)率要求越來越高。 為確保煤礦的正常生產(chǎn)就必須確保上料設(shè)備的生產(chǎn)率。 近年來國內(nèi)外新建的大型煤礦生產(chǎn)系統(tǒng)幾乎都采用帶式輸送機上料，而上料主皮帶是煤礦生產(chǎn)系統(tǒng)的正常運行的主要設(shè)備之一， 其運行正常與否，直接影響生產(chǎn)率。因此，在煤礦生產(chǎn)系統(tǒng)的主皮帶設(shè)計中必須考慮輸送機運行可靠，控制操作方便，并有必要的安全措施、備用、檢修手段。

1 皮帶設(shè)計

該煤礦的礦井規(guī)模為3.00Mt/a，工作制度為年工作日330d，三班作業(yè)。 其中二班工作，一班檢修。

1.1 選型設(shè)計

該礦主皮帶技術(shù)特性規(guī)格的原始參數(shù)為： 物料毛煤； 運輸能力Q=1200 t/h；毛煤粒度0-300mm；堆積密度ρ=900kg/m3；靜堆積角α=45°；前期水平機長L=2200m，提升高度H 前=70.17m；后期水平機長L=3100 米，提升高度H 前=50m。

初步設(shè)計參數(shù)為：帶寬B=1200mm；帶速V=3.15m/s；輸送能力Q=1200t/h；輸送帶阻燃型鋼絲繩芯帶，帶強ST=2500N/mm；運行堆積角α=20°；上托輥間距a0=1200mm；下托輥間距au=3000mm；前傾托輥，托輥槽角λ=35°；托輥阻力系數(shù)μ=0.030。

1.1.1 輸送能力核算

QMAX=3.6Svkp

=3.6×0.1650×3.15×0.85×900

=1431t/h

經(jīng)核算Qmax=1431>1200（t/h）

1.1.2 根據(jù)原煤粒度校核輸送機帶寬

B≥2a+200

=（2×300+200）mm

=800mm<1200mm

1.1.3 圓周驅(qū)動力

前期：

后期：

1.1.4 軸功率

前期：

PA＝Fuv＝761kW

后期：

PA＝Fuv＝957kW

1.1.5 傳動功率計算

前期

根據(jù)以上功率計算前期后期單獨配置的情況下，合理功率配比見表1 所示。

表1 功率配比表

后期

電動機配比按照總長度L=3100 米進(jìn)行配置3×500kW, 前期運輸時造成了資源的浪費。按照2×500kW 配置，在運輸環(huán)境比較惡劣的條件下功率不足，耽誤生產(chǎn)。 因此綜合考慮，前期配備電動機2×560kW，驅(qū)動配比為1:1； 后期帶式輸送機延伸后， 增加一臺驅(qū)動電動機560kW，功率配比為2:1。

前期巷道布置及凸凹弧半徑均按照L=3100 米時張緊力計算的半徑進(jìn)行帶式輸送機的鋪設(shè)，以滿足后期帶式輸送機的運行；帶式輸送機所有改向滾筒、驅(qū)動滾筒、制動器、逆止器、電氣、機頭硐室、設(shè)備基礎(chǔ)等主要設(shè)備均按照3×560kW 進(jìn)行配置，

1.1.6 靜安全系數(shù)n1

表2 帶強表

不同的運輸距離，選取的帶強參數(shù)不同，見表2 所示.根據(jù)相關(guān)規(guī)定，鋼絲繩芯帶安全系數(shù)n1>7,綜合考慮，帶強選用ST=2500N/mm 的阻燃型鋼絲繩芯帶。

1.1.7 凹凸弧半徑計算

凸弧計算：

R1≥(100∽167)B.sinλ

≥68.83∽114.94（m）

因輸送機運輸環(huán)境條件差，整體路線起伏點較多等因素，凸弧半徑取較大值,對數(shù)值進(jìn)行修整，最終確定半徑R1=120m。

凹弧半徑計算：

按照L=3100m 長度是計算拉力值確定凹弧半徑， 頭部第一個凹弧半徑R2，

R2≥（1.3∽1.5)FX/(qB×g)

≥750∽865(m)

qB=44.16kg/m

FX=250kN

凹弧半徑取值并對數(shù)值進(jìn)行修整，最終確定R2=800m。

頭部第二個凹弧半徑R3

R3≥（1.3∽1.5)FX/(qB×g)

≥690∽796(m)

FX=230kN

凹弧半徑取較大值并對數(shù)值進(jìn)行修整，考慮到帶式輸送機整體配件等相關(guān)事情，最終確定R3=800m。

1.1.8 逆制力矩

水平輸送距離L=2200m，提升高度H=70m，整體計算，運輸帶提升阻力F1=135K 大于料提升阻力F2=73kN。 輸送帶不會發(fā)生逆轉(zhuǎn)；根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》第三百七十三條規(guī)定：傾斜井巷中使用的帶式輸送機，上運時，必須同時設(shè)置裝防逆轉(zhuǎn)裝置和制動裝置；綜合考慮，以安全為主的情況下考慮最不利的情況下逆制力矩， 經(jīng)計算為Mn=2×45=90kN.m。

通過設(shè)計計算，最終根據(jù)主皮帶的初始參數(shù)，得到了該礦帶式輸送機設(shè)備選型參數(shù)，見表3 所示。

表3 技術(shù)特性規(guī)格及主要用電設(shè)備表

2 結(jié)論

通過對某煤礦主皮帶的性能、初始參數(shù)以及安全性能等參數(shù)的具體分析， 根據(jù)設(shè)計手冊中的設(shè)計公式計算并校核了皮帶的輸送能力、帶寬、圓周驅(qū)動力等參數(shù)，最終確定了該礦所用皮帶的技術(shù)規(guī)格參數(shù)。通過現(xiàn)場實驗，該皮帶運行情況良好，并且結(jié)構(gòu)簡單，加工、制造、安裝方便。 這為以后的皮帶設(shè)計提供了一種可行性思路。

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