長(zhǎng)距離 大運(yùn)量下運(yùn)帶式輸送機(jī)的設(shè)計(jì)探究

1、李桂香：長(zhǎng)距離、大運(yùn)量下運(yùn)帶式輸送機(jī)的設(shè)計(jì)探究交通運(yùn)輸長(zhǎng)距離、大運(yùn)量下運(yùn)帶式輸送機(jī)的設(shè)計(jì)探究李桂香（山東能源機(jī)械集團(tuán)有限公司技術(shù)中心，山東新泰271222）摘要帶式輸送機(jī)是煤礦現(xiàn)代化發(fā)展中關(guān)鍵設(shè)備之一。長(zhǎng)距離、大運(yùn)量、高速成為帶式輸送機(jī)的最新發(fā)展方向。本文通過(guò)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)建模計(jì)算和仿真分析，將靜態(tài)設(shè)計(jì)結(jié)論和動(dòng)態(tài)分析結(jié)果相結(jié)合，指出長(zhǎng)運(yùn)距、大運(yùn)量下運(yùn)帶式輸送機(jī)的啟動(dòng)、運(yùn)行和制動(dòng)過(guò)程中存在的問(wèn)題，并提出可行的控制理論和解決方案。關(guān)鍵詞帶式輸送機(jī)；大運(yùn)量；長(zhǎng)距離中圖分類號(hào)TH222文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A文章編號(hào)10056432（2011）49013702輸送機(jī)能自啟動(dòng)，但自然加速度較??；負(fù)載量大，松閘后帶式輸送

2、機(jī)能自啟動(dòng)，且自然加速度較大。2.3新型下運(yùn)帶式輸送機(jī)驅(qū)動(dòng)組合及其控制過(guò)程多數(shù)下運(yùn)帶式輸送機(jī)采用以下幾種驅(qū)動(dòng)部組合方式：電動(dòng)機(jī)制動(dòng)裝置減速器滾筒；電動(dòng)機(jī)限矩型液力耦合器制動(dòng)裝置減速器滾筒；電動(dòng)機(jī)限矩型液力耦合器減速器可控制動(dòng)裝置滾筒；電動(dòng)機(jī)軟啟動(dòng)減速器液壓軟制動(dòng)盤式制動(dòng)裝置滾筒；電動(dòng)機(jī)軟啟動(dòng)減速器液力軟制動(dòng)盤式制動(dòng)裝置滾筒；電動(dòng)機(jī)軟啟動(dòng)減速器可控盤式制動(dòng)裝置滾筒；電動(dòng)機(jī)軟啟動(dòng)減速器液黏軟制動(dòng)滾筒。其中方式多用于小型（短距離、小傾角、小運(yùn)量、低帶速）下運(yùn)機(jī)上；方式較適于大傾角下運(yùn)輸送機(jī)上。由上述方案可見，對(duì)于長(zhǎng)距離、大運(yùn)量下運(yùn)帶式輸送機(jī)，可控制動(dòng)裝置必不可少，同時(shí)可控啟動(dòng)裝置也成為必需。為此我們

3、提出一種經(jīng)濟(jì)實(shí)用的長(zhǎng)距離、大運(yùn)量、大功率下運(yùn)帶式輸送機(jī)的驅(qū)動(dòng)部組合方案。該方案驅(qū)動(dòng)部主要由以下設(shè)備組成：電動(dòng)機(jī)、聯(lián)軸器、調(diào)速型液力耦合器、減速機(jī)、可控制動(dòng)裝置、驅(qū)動(dòng)滾筒等。1.1我國(guó)煤礦用帶式輸送機(jī)的發(fā)展大型化、智能化為了適應(yīng)高產(chǎn)高效集約化生產(chǎn)的需要，帶式輸送機(jī)的運(yùn)輸能力要加大，控制自動(dòng)化水平要提高，長(zhǎng)運(yùn)距、高帶速、大運(yùn)量、大功率是帶式輸送機(jī)今后發(fā)展的必然趨勢(shì)。1.2擴(kuò)大功能，一機(jī)多用化帶式輸送機(jī)是一種理想的連續(xù)運(yùn)輸設(shè)備，但目前其效能還沒(méi)有充分發(fā)揮。如將帶式輸送機(jī)結(jié)構(gòu)做適當(dāng)修改，并采取一定的安全措施，就可拓展功能，做到一機(jī)多用，使其發(fā)揮最大的經(jīng)濟(jì)效益。1.3開發(fā)專用機(jī)種中國(guó)煤礦的地質(zhì)條件差異較

4、大，在運(yùn)輸系統(tǒng)的布置上經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)一些特殊要求，如彎曲、大傾角（25°）直至垂直提升、長(zhǎng)運(yùn)距下運(yùn)帶式輸送機(jī)等，而有些場(chǎng)合常規(guī)的帶式輸送機(jī)是無(wú)法滿足要求的。2長(zhǎng)距離、大運(yùn)量下運(yùn)帶式輸送機(jī)關(guān)鍵技術(shù)的分析2.1下運(yùn)帶式輸送機(jī)的基本組成帶式輸送機(jī)主要由輸送帶、驅(qū)動(dòng)裝置（電動(dòng)機(jī)、減速機(jī)、軟啟動(dòng)裝置、制動(dòng)器、聯(lián)軸器、逆止器）、傳動(dòng)滾筒、改向滾筒、托輥組、拉緊裝置、卸料器、機(jī)架、漏斗、導(dǎo)料槽、安全保護(hù)裝置以及電氣控制系統(tǒng)等組成。2.2驅(qū)動(dòng)方案的確定帶式輸送機(jī)的驅(qū)動(dòng)部是整機(jī)組成的關(guān)鍵部件。長(zhǎng)距離、大運(yùn)量下運(yùn)帶式輸送機(jī)對(duì)驅(qū)動(dòng)部的要求比通用帶式輸送機(jī)的要求更高，它要求驅(qū)動(dòng)裝置能提供平穩(wěn)、平滑的啟動(dòng)和停車制

5、動(dòng)力矩，以保證輸送帶不出現(xiàn)超速、打滑及輸送帶上的物料不出現(xiàn)滾料和滑料現(xiàn)象。下運(yùn)帶式輸送機(jī)受地形條件和裝載量的影響，其啟動(dòng)工況比較復(fù)雜，應(yīng)考慮如下幾種：負(fù)載量小或空載，松閘后帶式輸送機(jī)不能自啟動(dòng)；負(fù)載量較大，松閘后帶式33.1長(zhǎng)距離、大運(yùn)量下運(yùn)帶式輸送機(jī)設(shè)計(jì)帶式輸送機(jī)的設(shè)計(jì)計(jì)算（1）輸送帶運(yùn)行速度的選擇輸送帶運(yùn)行速度是輸送機(jī)設(shè)計(jì)計(jì)算的重要參數(shù)。目前DTII系列帶式輸送機(jī)推薦的帶速為1.254m/s。對(duì)于下運(yùn)帶式輸送機(jī)，考慮管理難度大，一般確定帶速為23.5m/s。根據(jù)工作面順槽膠帶機(jī)的規(guī)格（帶寬1.2m、帶速3.15m/s），工作面的實(shí)際生產(chǎn)能力，煤流的不均勻性等因素，同時(shí)考慮工作面煤倉(cāng)無(wú)緩沖作

6、用的狀況（約3米深），確定固定下運(yùn)帶式輸送機(jī)帶速3.15m/s。（2）輸送帶寬度計(jì)算137交通運(yùn)輸按輸送能力確定帶寬帶式輸送機(jī)的輸送能力與帶寬和帶速的關(guān)系是：Q=KB2vct/h貨載斷面系數(shù)，K值與貨載在輸送帶上式中：K的堆積角有關(guān)。B輸送帶寬度，m；V輸送機(jī)速度，m/s；運(yùn)送貨載的集散容重，t/m3；C輸送機(jī)傾角對(duì)輸送量的影響系數(shù)。當(dāng)輸送量已知時(shí)可按下式求得滿足生產(chǎn)能力所需的帶寬B1：B1=中國(guó)市場(chǎng)2011年第49期（總第660期）（1）傳動(dòng)滾筒直徑的選擇D1=1400mm（2）改向滾筒直徑選擇a.尾部改向滾筒直徑尾部改向滾筒的直徑一般比傳動(dòng)滾筒直徑小一級(jí)，但是本輸送機(jī)由于靠近驅(qū)動(dòng)部滾筒合力

7、較大，所以?。篋2=600mm。b.拉緊滾筒拉緊滾筒處受張力也較大，可?。篋3=600mm（3）減速器的選型根據(jù)帶速、傳動(dòng)滾筒直徑和電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速推知減速器的傳動(dòng)比為：i=nD×1485×1400=34.546060×3.15按輸送物料的塊度確定帶寬B2因?yàn)楸編捷斔蜋C(jī)輸送原煤，且amax=300mm故有：B22×amax+200=2×200+200=800mm實(shí)際確定寬度時(shí)B=max1000B1，B2，故可選用1200mm寬度的輸送帶。3.2線路阻力的計(jì)算線路阻力（輸送帶運(yùn)行阻力）包括直線阻力和彎曲段阻力。除了上述基本阻力外，還受附加阻力，由于附

8、加=1.2452×3.15×0.97選擇FLENDER型減速器，其技術(shù)參數(shù)如下：型號(hào)B3SH1535.5高速軸輸入轉(zhuǎn)速1500r/min額定功率760kW傳動(dòng)比許用熱容量35.5365KW以上3.5制動(dòng)器裝置的選擇阻力較小，在整機(jī)運(yùn)行過(guò)程中相對(duì)基本阻力的比例很小，在計(jì)算分析過(guò)程中可以忽略不計(jì)，不會(huì)影響分析結(jié)果，計(jì)算整機(jī)功率時(shí)，考慮電機(jī)加權(quán)系數(shù)。3.3輸送帶張力的計(jì)算用逐點(diǎn)法計(jì)算輸送帶關(guān)鍵點(diǎn)張力，輸送帶張力應(yīng)滿足兩個(gè)條件：（1）摩擦傳動(dòng)條件：即輸送帶的張力必須保證輸送機(jī)在任何正常工況下都無(wú)輸送帶打滑現(xiàn)象發(fā)生。Symax=S11+（e為了進(jìn)行制動(dòng)器的設(shè)計(jì)和選型，考慮到輸送機(jī)距離

9、長(zhǎng)，慣性力大，這里我們可以根據(jù)電機(jī)啟動(dòng)力矩來(lái)初選制動(dòng)器，則有：MZ'=9500N·m結(jié)合山東科大運(yùn)輸所盤形閘制動(dòng)器選型手冊(cè)，選用KZP1400型自冷盤式制動(dòng)裝置，裝于驅(qū)動(dòng)滾筒軸上，其技術(shù)參數(shù)為：型號(hào)KZP1400制動(dòng)力矩152000N·m最高轉(zhuǎn)速120r/min3×355P×35.5=240780×i=9500×n15001）/n輸送帶與傳動(dòng)滾筒相遇點(diǎn)張力，N；式中：SymaxS1輸送帶與傳動(dòng)滾筒分離點(diǎn)處張力，N；傳動(dòng)滾筒與輸送帶間的摩擦系數(shù)，采用包膠滾筒，=0.3；輸送帶與傳動(dòng)滾筒間的圍包角，取=200°；n摩擦力

10、備用系數(shù)，n=1.3。（2）垂度條件：即輸送帶的張力必須保證輸送帶在兩托輥間的垂度不超過(guò)規(guī)定值，或滿足最小張力條件。Szmin=5glt'（q+qd）cosSkmin=5gltqdcos重載段輸送帶最小點(diǎn)張力，N；其中：SzminSkmin空載段輸送帶最小點(diǎn)張力，N；本帶式輸送機(jī)各關(guān)鍵點(diǎn)垂直度條件為：Szmin=5×9.8×1.2×（159+42.36）=11840NSkmin=5×9.8×3×42.36×cos（0°）3.4滾筒的選擇與減速器的選擇=6227N×cos（0°）校核計(jì)算：

11、根據(jù)輸送機(jī)最大發(fā)電工況的設(shè)計(jì)計(jì)算，最大制動(dòng)力為155257N，傳動(dòng)滾筒直徑1400mm，則最大制動(dòng)力矩：MZ=1.35×155257×0.7=146718N·m；選用兩臺(tái)KZP1400制動(dòng)力矩152kN·m，能滿足要求。3.6軟啟動(dòng)裝置的選用根據(jù)以上各種軟啟動(dòng)裝置的原理及性能，依據(jù)我國(guó)煤礦井下長(zhǎng)運(yùn)距、大運(yùn)量下運(yùn)帶式輸送機(jī)的工作特點(diǎn)，軟啟動(dòng)裝置的選型應(yīng)考慮以下幾個(gè)原則：輸送機(jī)的工作重要性；輸送機(jī)長(zhǎng)度及運(yùn)量大??；輸送機(jī)帶速；輸送機(jī)經(jīng)濟(jì)性，性能要求越好，投資價(jià)格越高。綜合考慮以上分析，結(jié)合本臺(tái)帶式輸送機(jī)的自身特性，我們決定采用YOTCK560型調(diào)速型液力耦合器

12、，YOTCK560型調(diào)速型液力耦合器傳遞功率155360kW。（下轉(zhuǎn)P146）滾筒是帶式輸送機(jī)的又一重要部件，按其結(jié)構(gòu)與作用的不同分為傳動(dòng)（驅(qū)動(dòng)）滾筒、改向滾筒等。其直徑應(yīng)根據(jù)輸送帶的帶芯層數(shù)來(lái)決定。交通運(yùn)輸況。駕駛員在行車中堅(jiān)持安全第一，若為了節(jié)油而采用冒險(xiǎn)措施造成行車事故，還會(huì)造成更大的浪費(fèi)。駕駛員在出車前應(yīng)盡量多掌握一些道路狀況，保證安全行車和節(jié)油。生硬的駕駛方式會(huì)造成燃油浪費(fèi)，而柔性的駕駛方式既安全又省油。（2）交通管理者和行人對(duì)節(jié)能的影響。我國(guó)交通管理力量嚴(yán)重不足，整體執(zhí)法水平不高，這就導(dǎo)致我國(guó)的交通管理普遍存在“以罰代管”的現(xiàn)象，使政策法規(guī)的節(jié)能預(yù)期效果不高。交通管理中，道路交通設(shè)

13、施欠缺，一些道路沒(méi)有有效的防護(hù)設(shè)施、交通標(biāo)志、標(biāo)線等。機(jī)動(dòng)車管理和駕駛員管理不嚴(yán)格，一些地方車輛檢驗(yàn)、牌照管理、年度審核和車輛報(bào)廢制度執(zhí)行不嚴(yán)；在管理和監(jiān)督方面不完善；異地管理難度較大，監(jiān)管不力，不能實(shí)現(xiàn)對(duì)車輛和駕駛員跟蹤管理。交通管理中科技含量不高，缺乏與所應(yīng)用新技術(shù)、新手段相適應(yīng)的知識(shí)型、專業(yè)型、應(yīng)用型管理人員。有些地方缺乏有效的交通安全工作機(jī)制。2.2“車”對(duì)交通節(jié)能的影響（1）汽車行駛速度對(duì)節(jié)能的影響。汽車在道路低速中國(guó)市場(chǎng)2011年第49期（總第660期）佳，點(diǎn)火系統(tǒng)帶病工作，油耗最大會(huì)超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)70%。2.3“路”對(duì)交通節(jié)能的影響公路的質(zhì)量和數(shù)量、行車規(guī)范及公路交通擁堵狀況等也是影響

14、汽車節(jié)能的重要方面。我國(guó)公路的發(fā)展速度目前還不能滿足我國(guó)汽車保有量的需求，加強(qiáng)公路的建設(shè)和提高管理水平是我國(guó)汽車使用節(jié)能的重要途徑。（1）公路狀況對(duì)汽車節(jié)能的影響。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、城市化進(jìn)程的加快，道路需求急劇增長(zhǎng)。同時(shí)，汽車的急劇增長(zhǎng)與道路資源緊張的矛盾突出，這必將引發(fā)或加劇交通擁堵、交通事故等問(wèn)題，間接導(dǎo)致汽車能耗的增加，道路的質(zhì)量對(duì)車輛能耗的影響也是一個(gè)重要的因素。（2）公路交通擁堵對(duì)汽車節(jié)能的影響。我國(guó)一些道路布局不合理，一些紅綠燈設(shè)置不夠科學(xué)，道路交通不能及時(shí)得到很好的疏導(dǎo)、交通事故時(shí)而發(fā)生，這些問(wèn)題使我國(guó)一些城市交通擁堵現(xiàn)象尤為突出。（3）道路行車規(guī)范對(duì)汽車節(jié)能的影響。道路行車規(guī)范

15、也對(duì)汽車節(jié)能產(chǎn)生影響，如過(guò)低的道路限速會(huì)導(dǎo)致油耗的增加。一些城市存在盲目設(shè)置限速標(biāo)志的現(xiàn)象，如某些路段限速與實(shí)際情況明顯不合，對(duì)汽車節(jié)油不利。對(duì)部分公路限速標(biāo)志設(shè)置的不規(guī)范，限速裝置過(guò)頻，使過(guò)往駕駛?cè)藷o(wú)所適從。參考文獻(xiàn)：1楊沿平，等.中國(guó)汽車節(jié)能思考M北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2010.2胡雅群.公路交通管理信息化存在的問(wèn)題及對(duì)策J科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2011（1）.3陳維新.汽車節(jié)能技術(shù)與節(jié)能意識(shí)J能源工程，2001（2）.行駛時(shí)，空氣阻力、行駛阻力的功率都較小，但有效油消耗率上升，造成油耗較高。在汽車高速行駛時(shí)，有效油耗降低，空氣阻力增大，汽車克服行駛阻力所需的功率增大，造成汽車油耗增加。只能以適當(dāng)

16、的車速行駛才能使油耗降低，這時(shí)的車速就是經(jīng)濟(jì)車速。每種車都有其經(jīng)濟(jì)車速，它將隨載重、路況、車型、風(fēng)向、使用情況等不同而發(fā)生變化。在現(xiàn)有的城市道路交通狀況下行車難以保證經(jīng)濟(jì)車速，因此，要盡可能控制在經(jīng)濟(jì)車速之內(nèi)。（2）汽車使用工況對(duì)汽車節(jié)能的影響。如能定期診斷汽車廢氣排放狀況，并能對(duì)汽車排放進(jìn)行限制，能使汽車油耗降低6%左右。反之，若汽車各系統(tǒng)技術(shù)狀況不（上接P138）3.7張緊位置的確定（1）拉緊力及拉緊行程的計(jì)算拉緊力的計(jì)算。根據(jù)以上設(shè)計(jì)計(jì)算可得：PH=425644N拉緊行程的計(jì)算。計(jì)算拉緊行程的公式如下：L=KL+（12）B拉緊行程，m；式中：LL輸送帶長(zhǎng)度，m；B帶寬，m；K伸長(zhǎng)系數(shù)，鋼

17、絲繩芯帶取0.002。L=0.002×3005+1.5×1.2=7.81m考慮其他因素，取L=20m。（2）拉緊裝置選擇帶式輸送機(jī)上采用的拉緊裝置有固定絞車式拉緊、重錘拉緊和自動(dòng)拉緊三種形式。比較三種方式可知：固定絞車式拉緊裝置的拉緊滾筒在帶式輸送機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中位置是固定的，這種拉緊方式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊、對(duì)污染不敏感，工作可靠，拉緊行程長(zhǎng)，調(diào)整方便；缺點(diǎn)是檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵輸送機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中由于輸送帶的彈性變形和塑性伸長(zhǎng)引起的張力降低，可能導(dǎo)致輸送帶在滾筒上打滑。重錘拉緊裝置是利用重錘的重量產(chǎn)生拉緊力，并保證輸送帶在各種工況下有恒定的拉緊力，可以自動(dòng)補(bǔ)償由于溫度改變和磨損而引起輸送帶的伸長(zhǎng)變化。該種裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠、維護(hù)量小，是一種經(jīng)濟(jì)較理想的拉緊裝置，特別適用于固定帶式輸送機(jī)，但該裝置占用空間較