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        大傾角長距離下運帶式輸送機的應用研究

        2018-12-05 09:11:12
        山東煤炭科技 2018年6期
        關鍵詞:皮帶機設計

        李 猛

        (山西潞安集團蒲縣隰東煤業(yè)有限公司,山西 臨汾 041208)

        1 工程概況

        珙泉煤礦礦井設計生產(chǎn)能力45萬t/a,可采及局部可采煤層共3層,即2號、3號、4號煤層,煤層可采總厚度平均4.43m,煤層傾角平均20°。主采煤層為2號、3號煤層合并煤層,該煤礦14采區(qū)運輸斜巷,由于受地質條件的限制,整體輸送傾角達-21°,整機斜長480m,輸送傾角超出了普通皮帶機的極限范圍,屬于典型的大傾角長距離下運大功率帶式輸送機輸送條件,運輸系統(tǒng)如圖1所示。

        2 總體技術方案設計

        整個14采區(qū)改造皮帶下山設計1臺皮帶機,整機采用深槽固定式大傾角皮帶機結構型式,物料由煤倉從機尾給料,通過皮帶機斜坡向上運輸后從機頭滾筒卸料,傳動裝置布置在14采區(qū)斜坡與水平大巷交叉處的上部區(qū)段,驅動方式采用雙滾筒2電機驅動,皮帶機上部槽形托輥,必須設計成先進的深槽托輥組,增加皮帶對物料的摩擦力,保證物料在運行過程中不下滑,滿足使用要求。整機配置要求技術先進、性能可靠。在皮帶機啟動時要求不能對機械、電氣零部件造成沖擊,能夠實現(xiàn)重載軟啟動,并能實現(xiàn)多機功率平衡;為了使皮帶在運行過程中保持恒定的張力,保證皮帶不打滑,皮帶張緊方式采用能夠適時張緊的液壓自動張緊裝置;由于是大傾角下運皮帶,必須配置先進可靠的制動裝置;為了避免皮帶在長期運行后突然斷帶對皮帶機造成重大機電事故,皮帶機配置斷帶抓捕器;在電氣控制及綜合保護上,要求配置先進完善的PLC電控保護裝置,并能與該礦井自動化系統(tǒng)配套,實現(xiàn)運輸系統(tǒng)自動化綜合控制。

        我礦設計生產(chǎn)能力60萬t/a,主斜井膠帶運輸,傾角為21°,斜長637m,故而去珙泉煤礦調研、學習,參與了大傾角下運帶式輸送機應用的效果分析。

        圖1 24采區(qū)運輸系統(tǒng)示意圖(單位:mm)

        3 皮帶機及輸送帶選型

        3.1 皮帶機選型

        根據(jù)現(xiàn)場14采區(qū)開采及運輸斜巷條件,皮帶輸送機運量為400t/h,運距480m,傾角為-21°,垂高為171.3m,運煤最大塊度300mm。對于水平安裝的輸送機,可選擇較高的帶速,輸送傾角越大帶速應偏低,向上輸送時帶速可適當高些,向下輸送時帶速應低些。目前DTⅡ系列帶式輸送機推薦的帶速為1.25~4m/s。對于下運帶式輸送機,考慮帶速過高,制動性差,控制困難,經(jīng)綜合考慮確定帶速為2m/s。選擇YB2-315M-4型電動機2臺帶動,功率為2×132kW。

        3.2 輸送帶選型及帶寬計算

        根據(jù)現(xiàn)場實際輸送帶選擇ST1600/S鋼繩芯阻燃抗靜電膠帶,輸送帶質量26.1kg/m,輸送帶帶厚25mm。

        (1)按輸送能力確定帶寬B1

        帶式輸送機的輸送能力與帶寬和帶速的關系[1-2]是:

        式中:

        Q-帶式輸送機的輸送能力,t/h;

        K-貨載斷面系數(shù),K值與貨載在輸送帶上的堆積角有關;

        B-輸送帶寬度,m;

        v-輸送機速度,m/s;

        γ-貨載運送的集散容重,t/m3;

        c-傾角對輸送量的影響系數(shù)。

        當輸送量為400t/h,K值取385,輸送機速度為2m/s,煤容重為0.9t/m3,輸送機傾角對輸送量的影響系數(shù)取0.95,帶入公式(1)計算可得出在保證運輸能力時所需皮帶寬度B1為780mm。

        (2)按輸送物料的塊度確定帶寬B2

        因為該皮帶運輸機運輸?shù)牟牧蠟樵?,且運煤最大塊度為300mm,故有[1-2]:

        式中:

        ɑmax-運煤最大塊度,取300mm。

        綜上分析,現(xiàn)場14采區(qū)運輸斜巷實際合理帶寬設計為max{B1,B2},所以設計選用800mm寬的輸送帶。

        4 主要零部件設計及防跑偏措施

        4.1 深槽托輥

        為了增加皮帶對物料的包裹和摩擦力,保證物料在運行過程中不下滑,根據(jù)我國煤礦皮帶運輸機的托輥技術[3-4],結合該煤礦現(xiàn)場生產(chǎn)實際特定條件開發(fā)設計了“雙排深槽形托輥組”,中心應60°對稱,選用Ф108mm的沖壓焊接標準滾子的托輥,如下圖2所示。

        圖2 雙排深槽形托輥組

        “雙排深槽形托輥組”中心60°對稱的優(yōu)點在于:(1)為了增加皮帶的側向壓力,中間2個下托輥按V形安裝,物料不易下滑;(2)為了方便皮帶機的維修和制造,設計2個上托輥和2個下托輥形成深槽托輥;(3)4個托輥以中心對稱雙排形式安裝,有效防止輸送皮帶跑偏,使得輸送皮帶對中穩(wěn)定運行,輸送皮帶與托輥兩端尖角不接觸,大大提高了皮帶的壽命;(4)為加大運輸皮帶對物料的摩擦系數(shù),增加了兩側托輥槽的形角,使得大傾角下運物料時不下滑。

        4.2 托輥及中間架

        下托輥與普通皮帶機一樣,采用Ф108平行下托輥,托輥隔距為3m。在機尾受料段導料槽的下方,安裝35°、45°、50°、60°槽形橡膠圈式緩沖托輥,可吸收輸送物料下落時對膠帶的沖擊動能,延長輸送帶和托輥的使用壽命。

        為了便于維護檢修,本機中部區(qū)段皮帶理論高度設計為1.2m。為了便于運輸和安裝以及平帶圓滑過渡,直段中間架每節(jié)長度設計為6m;曲段中間架每節(jié)長度設計為3m,通過調整中間支腿高度,形成半徑50m的凸圓弧,利于皮帶平滑過渡,減少震動。此設計還減少了中間架的彎曲工作量,使用效果良好。過中間架縱梁采用12號重型槽鋼,支腿為可拆分結構,與中間架采用螺栓連接,非標支腿布置在機頭驅動部附近,其上可安裝平托輥,中部區(qū)段支腿與基礎之間采用與預埋鋼板焊接。

        4.3 皮帶機驅動系統(tǒng)及防跑偏措施

        根據(jù)現(xiàn)場實際條件,皮帶機驅動系統(tǒng)布置在14區(qū)斜坡與水平東交叉處的前部區(qū)段,驅動方式采用雙滾筒2電機驅動,傳動滾筒一端連接減速器,另一端連接盤式制動器的制動盤。

        由于本臺皮帶機上部運料托輥大部分采用專門設計的60°雙排深槽形承載托輥,布置間距為1.2m,為降低輸送帶邊緣因成槽延伸而產(chǎn)生的附加應力,同時也防止輸送帶展平時出現(xiàn)撒料現(xiàn)象,在過渡區(qū)段布置了20°、35°、45°、50° 過渡托輥組??紤]安裝等原因可能帶來的皮帶跑偏,而深槽托輥又不能安裝調心托輥,為此我們又專門設計了深槽擋偏托輥作為特殊情況的補救措施,通過擋偏輥限制皮帶的跑偏,通過皮帶機的運行,效果良好,解決了皮帶跑偏。

        5 結論

        (1)設計開發(fā)的皮帶機,實現(xiàn)了-21°下運條件的正常物料輸送,結合該煤礦成功設計運行的大傾角上運皮帶機,此種光面深槽型帶式輸送機結構適用于上運25°,下運21°的皮帶機。

        (2)設計開發(fā)的中心對稱式60°“雙排深槽形托輥組”,設計新穎,結構合理,托輥通用性好,制造和維修方便,使用效果好。

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