带式输送机多滚筒传动的功率配比分析.pdf

煤炭 工 程 2 0 0 6年第 1 O期 带式输送机 多滚筒传动 的功率配 比分析 张建 军 唐山开滦勘察设计有限公司，河北 唐山0 6 3 0 1 8 摘要文章主要阐述在多滚筒带式输送机设计中，如何在传动滚筒上合理地配置功率，即 根据 圆周力和选取的摩擦 系数 ，计算出需要的总围包角，再将总围包角向各传动滚 筒进行分配 ， 然后计算出各传动滚筒的功率比，并按此比值确定各传动滚筒上配置的电机功率。 关键词 带式输送机 ；传动滚筒 ；圆周力；围包角 中图分类号 T D 5 2 8 ． 1 文献标识码 B 文章编号1 6 7 1 0 9 5 9 2 0 0 6 1 0 - 0 0 1 2 - 0 3 在煤矿井下运输系统中，大运量 、长距离带式输送机 的使用越来越广泛，而且有逐年大幅度增加的趋势。这就 要求在进行带式输送机设计时，一定要做到既满足运输功 能的要求 ，又使得造价合理，以避免长期经营费用的浪费。 带式输送机的合理设计 ，最主要的是 ，在多滚筒传动 时，各传动滚筒的功率配比要合理。鉴于一般不推荐三个 以上的滚筒传动，因此本文只分析两个滚筒传动的情况。 主要从在同样运输量、运行速度条件下，因配置比例不合 理，而导致胶带选型不合理升级，以及配置电动机功率部 分不发挥作用两个方面加以论述。 1 功率配比不合理引起胶带选型升级 由图 1 所示， I 和 Ⅱ为两个传动滚筒，．s 。 和 ．s 为机尾 改向滚筒两侧胶带张力，．s 和．s 为 I 传动滚筒的趋入点和 奔离点的胶带张力，．s 和．s 为 Ⅱ传动滚筒的趋入点和奔离 点的胶带张力， 表示输送机的运行方向。 图 1 带式输送机驱动张力状况示意图 假定两传动滚筒功率配置比例为 Ⅳ． N 1 2 。随 着传动功率比的确定，两滚筒所要传递的圆周力之比，也 就确定了，即F． ， 1 2 。设整条带式输送机所要求 1 1 的总的圆周力为F ， 则F ． F ， F F 。一般双滚筒 ‘ 驱动的装置架从结构布置出发，确定的两传动滚筒各 自的 围包角 摩擦角 分别为 ．1 7 0 。 和 2 0 0 。 。现在假定 1 2 摩擦系数 0 ． 3 ，则 。 2 ． 4 3 5 ， 2 ． 8 5 。带式输送 机起动时，总是第 1 I 滚筒先起作用， 成为紧边后，在 S 处才能产生所要求的足够大的力。所 以，先分析 Ⅱ滚筒， 再分析 I 滚筒 。 由图 1可得驱动滚筒 Ⅱ张力关系为 一 S 3 ， Ⅱ ， 1 按尤拉公式，保持输送带不打滑的条件为 S ≤．s ， 取 S ．s ，代入式 1 得 S 3 e “ 一．s3 F 2 由式 2 解之得 ．s 3 ， 一 1 了 2， 2 ．8 5一1 0 ． 3 6 ， 3 将式 3 代入式 1 得 S 4 ， 0 ． 3 6 F1 ． 0 2 7 F 4 此时 S 5 S 4 F I 1 ． 0 2 7 F ， 1 ． 3 6 F 5 因为，只用不同功率配置情况下造成的尾部张紧力的 不同来说明问题。因此做些简化，认为 S ．S ，S S ， 所以在功率配置比例 NI NⅡl 2的情况下，张紧力为 S I S 2S 3S 50 ． 3 6 F1 ． 3 6 F 1 ． 7 2 F 6 用同样的方法分析 NI NⅡ2 1的情况，此时 ， 。 ， 2 ， 。 ， ，， ， 。 s 4 一 s 3 F Ⅱ ， S 3 e 一 s3 F 收稿 日期 2 0 0 6 0 71 0 作者简介张建军 1 9 7 1 一 ，男 ，河北滦南人 ，工程师，1 9 9 4年毕业于河北煤炭建筑工程学院机电系，现从事煤矿机 械设备选型设计工作。 维普资讯 2 0 0 6年第 l 0期 煤炭 工程 s 3 F “ 一 1 F 2 ． 8 5 1 o ． 1 8 F S 4 F 0 ． 1 8 F 0 ． 5 14 F S 5 S 4 F I 0 ． 5 1 4 F F1 ． 1 8 F S S 0 ． 1 8 F1 ． 1 8 F 1 ． 3 6 F 7 对比式 6 和式 7 的计算结果可以看 出，在传动同样 的圆周力 F情况下，， v l NⅡ1 2方案比NI NⅡ 2 1 方案 的尾部 张紧力要提高 2 6 ． 5 ％ 1 ． 7 6 F一1 ． 3 6 F 1 ． 3 6 F 2 6 ． 5 ％ 。而提高的 2 6 ． 5 ％的张紧力对正常运输是 毫无意义的，相反却非常可能使胶带选型无谓地升高一级。 众所周知，多滚筒传动基本是在运量大、运距长、选用钢 丝绳芯高强度胶带情况下实施的。在这种情况下的带式输 送机初期投资费用，胶带约占2 0 ％ 一 3 0 ％。可见胶带无谓 地升高一级，会造成很大浪费。 2 功率配比不合理会使摩擦角利用不充分。或产 生电动机功率闲置现象 由前面计算得出，在 ， v l NⅡ1 2情况下，S 4 1 ． 0 2 7 F 。 在此， 同样取 0 ． 3 来反 求I 滚筒传递 圆周力 实际需要的围包角 摩擦角 。 的值。 按尤拉公式，S ≤S 4 ‘ ，取s S 4 ，则 S 一 S 4 S 4 ‘ 一 1 F 代 入s 1 ． 0 2 7 F 得 ‘ F 1 ． 0 2 7 F 1 1 ． 3 2 5 计算出 。 1 0 ． 3 l n 1 ． 3 2 50 ． 9 3 8 r a d 5 3 ． 7 。 用同样的方法反求 I I 滚筒传递 圆周力实际需要的围 包角 2 0 0 。 。 现在仍利用前边的计算结果 ，来求在 NI NⅡ2 1 的情况下，实际需要的摩擦角 I 和 Ⅱ 。 由 0 ． 5 1 4 F s 一 S 4 S 4 一 1 F 得 F 0 ． 5 1 4 F 1 2 ． 2 9 7 计算出 1 0 ． 3 l n 2 ． 2 9 72 ． 7 7 2 r a d 1 5 8 ． 8 。 用同样的方法反求Ⅱ滚筒传递圆周力实际需要的围 包角 2 0 0 。 。 通过对两种情况下计算出的 。 和 相比较，可以看 出，NI NⅡ1 2的配置会使通常结构布置确定的 I 1 7 0 。 摩擦角仅利用 3 2 ％，而 ， v I NⅡ2 1的配置则会使 结构布置确定的摩擦角利用充分。 使功率配置适应通常结构布置确定的摩擦角仅是问题 的一个方面，如果不顾带式输送机的使用环境及传动滚筒 结构形式引起的摩擦系数的变化，并一成不变的选用厂家 提供的传动滚筒功率配置比例，就有可能发生电动机功率 闲置现象，即电动机功率利用不充分。正如前边 的例子， 在客观环境只允许取摩擦系数 0 ． 2 5时，在两传动滚筒 功率配比， v ． N 2 1的情况下，则要求第 1 滚筒摩擦 角 ．1 9 0 ． 6 。 。可见 ，通常结构布置确定的第一滚筒摩擦 角 1 7 0 。 就不够了，也可以说还没等第一滚筒配置的电机功 率全部投入就可能打滑了，即部分电机功率闲置了。 3 合理设置传动滚筒功率配比取决于正确选用摩 擦系数 多滚筒传动的带式输送机传动的总圆周力的大小主要 受胶带张力、胶带在各传动滚筒上的围包角 摩擦角 、摩 擦系数三个因素的制约。要想做到各传动滚筒功率配比合 理，除了尽量使各传动滚筒上的围包角充分发挥作用外， 还要重视根据带式输送机的使用环境和选用的传动滚筒的 结构形式，对摩擦系数作出准确的选择。 要做到对处于带式输送机不同位置的传动滚筒的功率 配比合理，首先就要确定出在摩擦角都充分用足的的情况 下，各传动滚筒实际能够传递的圆周力的比值。而这个 比 值是随着摩擦系数取值不同而有所变动的。仍以图 1为例 进行分析 F 。S 一S 4S 4 ‘一1 F 2S 4一S 3S 3 “一1 8 将 S 4 S “ 代入式 8 得 F ．S ， “ 一1 则 F ． “ 一1 ／ “一1 9 取胶带与两传动滚筒之间的摩擦系数相等，并在 。 1 7 0 。 、 2 2 0 0 。 的条件下，分别取 0 ． 2 、 0 ． 2 5 、 0 ． 3 、 0 ． 3 5 ，将式 9 的计算结果列表，见表 1 。从表 1 中可以看出，两传动滚筒传递圆周力的比值随摩擦系数的 增加而升高。在煤矿井下使用的带式输送机取 0 ． 2 5较 为稳 妥。 表1 摩擦系数与圆周力比值的对应关系 O ． 2 O ． 2 5 O ． 3 0 ． 3 5 Fl 1 ． 6l 2 1 ． 8 9 2． 2l 2． 5 9 4 结论 按图 1的标号 ，任何情况下均不能作 NI NⅡ1 2 的配置，因为它是最不合理的比例关系。 合理配置传动滚筒的功率比例的步骤如下 1 根据运输任务和运输条件计算出需要的总的圆周 力 F 。 】 3 维普资讯 煤炭 工 程 2 0 0 6年第 1 O期 放顶煤液压支架与后部刮板机配套 关系存在问题的分析 郑洪恩 大雁矿业集团公司，内蒙古 呼伦贝尔0 2 1 1 2 2 摘要针对大雁煤业公司放顶煤工作面后部刮板机经常出现事故的现 象，分析 了其主要原 因是液压支架与后部刮板机配套关 系不合理，导致后部刮板机在非正常弯曲条件下工作所致。提 出了加长中部 支架与后部刮板机联接长度 ；加长中部支架尾梁长度 ；加长 中部支架前梁长度 ，改 变采煤工艺等三个解决问题的方案。 关键词 综放工作 面；液压 支架；刮板运输机 中图分类号 T D 3 5 5 ． 4 ；T D 6 3 4 ． 2 文献标识码B 文章编号1 6 7 1 0 9 5 9 2 0 0 6 1 0 - 0 0 1 4 - 0 3 大雁煤业公司放顶煤工作面始于 1 9 9 4年，使用沈阳煤 研所设计的 Z F S 4 0 0 01 5 ／ 3 2和 Z F S 5 2 0 01 5 ／ 3 1型放顶煤 液压支架 ，后部刮板机使用张家 口煤机厂生产的 S G Z一 7 6 4 ／ 4 0 0型刮板运输机。在正常使用过程中，后部刮板机电 机经常出现过载烧毁事故，严重地制约了正常生产 ，造成 了很大的经济损失。经过实地调查分析 ，其主要原因是由 于受后刮板机与放顶煤液压支架配套关系的影响，后部刮 板机的头尾置后刮板机的中间部 ，使刮板机的头尾形成非 正常弯曲，增加了刮板机的运行阻力，导致事故的发生。 1 存在 问题的计算分析 后部刮板机的设计运行状态如图 1 ，其中a为移架步距 即采煤机截煤深度 ，在正常生产循环的推进中，因顺序 移架移溜，刮板机只有一处弯曲，但大雁煤业公司放顶煤 工作面的后部刮板机不是在设计的状态下运行，所以造成 了非正常弯曲。放顶煤支架和后部刮板的实际配套情况见 图 2和图 3 。 从图 2和图 3的配套关系看，过渡支架处前后刮板机 的 中心距是5 l O O m m， 中部支架处前后刮板机的中心距是 4 3 0 0 mm，中间支架处和过渡支架处前后刮板机中心距差 8 0 0 ra m。因前部刮板机必须按正常设计状态运行，否则采 煤机将不能正常工作 ，这样就致使后部刮板机的头、尾处 较中间部置后 8 0 0 ram，其实际运行状态如图4 。 图 1 后部刮板机设计运行状 态图 图 2 Z F G 5 2 0 0放顶煤过渡支 架与前后 刮板机 配套 图 2 将 F值乘以起动系数后，根据选取的摩擦系数 ，计 动机。 算出带式输送机需要的总的围包角。 3 根据厂家通常提供的结构布置确定的各传动滚筒的 围包角，将总围包角向各传动滚筒进行分配。尽量不对结 构作非标设计。 4 按上边的分配比例结果 ，根据式 8 计算出各传动 滚筒的 F ． F 的比值。然后按此值确定各传动滚筒上配置 的电机功率的比。如果出人不大，尽量选取相同型号的电 1 4 参考文献 [ 1 ] 于学谦 ，方佳丽．矿 山运输机械 [ J ] ．徐州 中国矿业大学 出版社 ，1 9 8 9 ． [ 2 ] 机械工业部北京起 重运 输机械 研究所 编．D T I I 型 固定式 带 式输送机 设 计选 用手 册[ M] ．北 京 冶 金 工 业 出 版 社 ， 1 9 9 4 ． 责任编辑郑燕凌 收稿 日期 2 0 0 6 0 1 0 3 作者简介郑洪恩 1 9 6 9一 ，男 ，工程师，现任大雁矿业集团公司机电装备部副总工程师 ，主要从事矿山机电技术、 管理 ，2 0 0 5年被评为 “ 全国煤炭工业优秀设备工作者” 。 维普资讯