煤矿带式输送机选型及关键参数设计.pdf

引言 煤矿带式输送机自 18 世纪问世以来， 就成为了 煤炭运输体系中的重要组成部分。随着带式运输机 技术的不断发展， 现有的带式运输机具有动力大、 运 量足、 运输距离长的优点。 但是由于煤矿地质条件复 杂和一些型号带式输送机的设计缺陷，有时还会发 生电机损坏， 运输效率变低， 甚至工作人员被卷入引 起伤亡的事故[1]。为了消除和减少这些危险事故的 发生， 本文从安全控制理论出发， 分析了煤矿带式运 输机的选型,然后对所选机型的关键参数进行研究， 具体阐述如下。 1煤矿带式输送机选型设计 普通带式输送机的结构图如图 1 所示，其主要 设备包括驱动滚筒、 输送带、 托辊、 中间架和尾架[2]。 带式运输机在工作时输送带成闭合环状，利用张紧 装置将其拉紧， 在电动机的驱动下， 利用各个滚筒和 输送带之间的摩擦力使皮带运动，从而达到运输物 料和煤炭的目的。 在分析煤矿带式输送机的选型时，需要结合井 下的地质情况和矿井的巷道布设位置。在进行输送 机选型前，要以需要施工地点的一些数据作为设计 的依据， 这些数据包括矿井主斜井的倾角、 井口及井 底的标高、 井筒斜长、 矿井的排班制度和矿石的一般 参数 （包括煤的块度、 水分、 硬度和块煤率） 。 以生产能力为 3.00 Mt/a 的矿井为例，已知矿井 标高 1 800.50 m， 井底标高 1 350 m， 矿井的提升高 度为 516m， 带式输送机的提升高度为 535m[3]， 根据表 1 的带式输送机的设计参数， 来确定运输能力。 根据计算输送能力公式 Q CafA MN . 式中 Q 为带式输送机运输能力， A 为矿井年产量， 3 Mt/a； af为不均衡系数， 一般选取 1.15； C 为矿井生产 富余系数， 一般选取 1.2； M 为每年工作日； N 为每日 净提升小时。 根据我国规定的煤炭工业矿井设计规范 ， 一 般来说矿井每年工作 330 d，每天工作时长为 16 h， 将其带入公式中， 计算得 Q784.12 t/h。 结合矿井中其他输送机的工作效率，该生产能 力的矿井设计运输能力可为 900 t/h。 带式输送机以 PLC 为电控核心，电控装置系统 由控制箱、 操作台和传感器组成[4]。在该系统中必须 设计保护功能， 包括跑偏保护、 急停保护、 堆煤保护、 烟雾保护、 高温保护和速度保护。此外， 电控装置还 应该设有后台设备连锁装置。传送带是由电机滚筒 和运输带之间的摩擦力驱动，而滚筒和其他装置应 该通过轴传动。 为了满足上诉运输能力和技术条件， 选取型号为 DTL140/90/21400 的带式输送机为该 矿的提升运输装置。 2输送带参数设计 输送带是输送机的主要部件，它的设计要求包 煤矿带式输送机选型及关键参数设计 王跃锋 （阳煤一矿机电工区， 山西阳泉045000） 摘要 以某矿为例， 根据其地质条件和巷道参数对适合的带式输送机进行选型设计， 在完成选型后， 对选择的 带式输送机的关键参数， 包括输送带参数、 滚筒参数和输送带张力进行了研究， 为煤矿带式输送机的选型及配置 提供经验和模板。 关键词 带式输送机输送带关键参数 中图分类号 TD528.1文献标识码 A文章编号 1003-773X （2020） 06-0021-02 收稿日期 2020-03-24 作者简介 王跃锋 （1987） ， 男， 本科， 毕业于太原工业学院， 机电助理工程师， 研究方向为机电一体化。 DOI10.16525/14-1134/th.2020.06.010 总第 206 期 2020 年第6 期 机械管理开发 MECHANICALMANAGEMENTANDDEVELOPMENT Total 206 No.6， 2020 图 1带式输送机结构图 项目参数项目参数 输送机运距 /m1 363堆积密度 / （kg m-3）900 总提升高度 /m535粒度 /mm0300 最大倾角 注 该矿井工作制度为一天三班制。 23环境温度 /℃538 表 1带式输送机设计参数 驱动滚筒输送带上托辊 下托辊 中间架 头罩 头架 弹簧清扫器 空段清扫器螺旋张紧装置 缓冲托辊 漏斗 导料槽 改向滚筒 尾架 设计理论与方法 第 35 卷 机械管理开发 jxglkfbjb 括输送带类型、 宽度和输送线路的选择。 井下环境复 杂， 在选择输送带材料时应注意防火性和可靠度， 最 好选用分层带。在抗拉强度相同时， 还要考虑自重， 所以尼龙层带和维尼龙帆布层带是选用度最高的材 料。在计算输送带宽度时， 根据公式 B1 Q Kv酌c姨 . 式中 B1为满足设计要求的带宽； Q 为设计输送能 力； K 为物料断面系数， 根据经验， 在文中选取 236； v 为输送带速度，该型号为 4.0 m/s； 酌 为物料散状密 度， 一般为 0.9 t/m3。c 为倾角系数， 在文中选取 25。 代入数据计算得 B11 221.5 mm。 在输送带线路的选择上，结合矿井的巷道设计 和地质条件， 选取双滚筒分别驱动的线路方式， 这样 输送带的张力较小， 还具有结构简单、 维护方便的优 点， 其具体布置线路图如图 2 所示。 3滚筒参数设计 在设计滚筒宽度时，首先要计算输送带的许用 张力， 这样才可以设计合适的滚筒宽度来实现驱动。 输送带许用张力计算公式为 Se QdB M . 式中 Se为输送带许用张力； Qd为带芯拉断强度， 一 般选取 4 500 N/mm； B 为输送带宽度，选取 1 400 mm； M 为输送带安全系数， 钢丝绳取 11。 计算得 Se572.74 kN。 对于采用钢丝芯的输送机， 其滚筒直径 D 根据 经验公式 D≥150d （d 为钢丝芯直径， 一般为 8.1m） ， 可以得出 D≥1 215 mm。 为了防止覆盖胶脱落， 根据公式 D≥ 2Sa Bdp . 式中 S 为输送带张力， 由上可知为 572.74kN； a 为钢 丝绳间距， 该矿中为 15 mm； p 为许用表压， 一般取 1 MPa。 计算得传动滚筒直径 D1 520 mm。 为了满足在 适度超重下输送带的运输力， 在本装置中选择 1 800 mm 的传动滚筒直径。 对于装置中改向滚轮的直径， 根据经验公式 D10.8D， D20.6D. 计算得出，对于尾部的改向滚筒直径 D1为 1 440 mm，位于其他位置的改向滚筒直径 D2为 1 080 mm。 4输送带张力设计 输送带张力能保证输送机在工作时不会发生打 滑现象。输送带和传动滚筒之间的摩擦系数根据不 同工作条件各有不同[5]， 其具体数值如表 2 所示。 本系统选择双电机双筒传动输送机，假设 FA1、 FA2分别为第一和第二滚筒的圆周力。根据公式 FA F uKA. 式中 Fu为滚筒圆周驱动力， 该型号为 440 000 N； KA 为启动系数， 一般取 1.30。 计算得 FA1FA2 FA 2 286 000 N。 根据公式 S2 FA2 （e μα2-1）. 式中 S2为第二传动滚筒处输送带绕出张力， N； 滋 为 摩擦系数，选取 0.35； 琢2为第二传动滚筒包围角， 为 200。 当第二传动滚筒的 e μα2 足够时， 计算得 S2 154 595 N。 所以带式输送机的下垂度为S2 垂 F A -S 2417405N。 为了满足带式输送机在运行时不打滑的工作需 求， S1 垂S2 垂Fu857 405 N。 根据安全经验公式 nB St S1 . 式中 B 为传送带长度，选取 1 400 mm； St为单位长 度内传动带张力， 该系统为 4 500 N/m。 计算得 nB St S1 7.35，安全系数位于 79 之 间， 所选输送带材料符合安全要求。 5结论 以某矿为例， 对带式输送机选型设计的结果为 输送带的宽度设计为 1 221.5 mm，采用双滚筒分别 驱动的布置方式；设计的驱动滚筒直径为 1 800 mm，尾部的改向滚筒直径为 1 440 图 2输送带驱动装置布置图 运行条件 光滑裸露的 钢滚筒 带人字型沟 槽的橡胶覆 盖面 带人字形沟 槽的聚氨基 酸脂覆盖面 带人字形沟 槽的陶瓷覆 盖面 干态运行0.350.400.40.450.350.400.400.45 清洁状态 （有 水运行） 0.100.350.350.350.40 污浊状态 （泥 土运行） 0.050.100.250.300.200.35 表 2输送带和传动滚筒摩擦系数表 （下转第 62 页） 22 第 35 卷 机械管理开发 jxglkfbjb Mz115.82 kN m 与 Mj32.32 kN m 的比值为 3.5＞3， 满足标准规定。 5安全注意事项 1） 采用压力传感器法测试时， 要密切观察压力 传感器和千斤顶是否倾斜，若倾斜角度大时应卸压 整理好重新安装， 以防止传感器与千斤顶脱落。 2） 采用拉力传感器法检测时， 倒链、 钢丝绳应拉 直且传感器不打转，倒链的小链可以顺畅拉升后再 将制动力信号线的接头与无线模块连接。 3） 测试完一副制动闸后， 进行切换制动闸的操 作， 要安排专人进行操作， 防止混淆， 造成测试数据 错误。 4） 测试过程中， 当制动盘与制动闸产生相对位 移时， 不应停止施加载荷， 应继续施加载荷， 直至制 动力不再变化后， 再进行记录。 5） 拉倒链之前要设置好警戒区域， 除操作人员 外， 无关人员要在警戒区域以外。 6结论 1） 针对不同的提升机类型， 根据提升机房内的 实际情况， 提出了多种可操作性强、 安全系数高、 准 确性好的测试提升机制动力矩的方法。 2） 总结日常检测工作中的经验， 提出了在制动 力矩检测过程中的安全注意事项，对提升机的制动 力矩检测具有指导意义。 参考文献 [1] 矿井提升机故障处理和技术改造 编委会.矿井提升机故障处 理和技术改造[M].北京 机械工业出版社， 2013 7. [2]蒋玉强， 杨军晟.提升机制动力矩的测试方法探讨[J].煤矿机 械， 2007， 28 （4） 180-182. [3]刘建光.矿井提升机制动性能测试方法及应用[J].科学之友， 2011 （15） 25-26. [4]凌六一， 张梅.矿井提升机制动力矩检测装置的设计[J].煤矿机 械， 2007 （11） 129-130. （编辑 王瑾） Study on Brake Torque Test of Mine Hoist System Guo Erpeng （Shanxi Zhengcheng Mine Safety Technology Research Institute, Jincheng Shanxi 048000） Abstract This paper introduces the principle of dynamic system of mine lifting mechanism and the principle of dynamic moment test of lifting mechanism. According to the different types of hoist and the actual situation in the lifting machine room, it puts forward a variety of s to test the dynamic moment of lifting mechanism with strong maneuverability, high safety factor and good accuracy. Key words braking torque; pulling force; pressure mm， 其他位置的改向滚筒直径为 1 080 mm。在一般 的工作环境下，该带式输送机输送带材料的安全系 数为 7.35， 强度可以满足设计和实际工作要求。 参考文献 [1]易炳刚.带式输送机驱动装置三维参数化选型系统设计与研究 [D].太原 太原科技大学， 2011. [2]孟云， 张爱东， 石哲敏， 等.水垫带式输送机关键设计参数的研 究[J].煤矿机械， 2012 （5） 39-41. [3]丁明洋.气垫带式输送机结构和参数设计[J].起重运输机械， 2005 （9） 26-27. [4]张美芹. 带式输送机主要参数的选型设计 [J]. 煤矿机械， 2018， 39 （10） 20-21. [5]张维维.煤矿用带式输送机的设计与选用[J].河南科技， 2012 （16） 75. （编辑 王瑾） Selection and Key Parameters Design of Coal Mine Belt Conveyor Wang Yuefeng （Yangquan Coal Mine Electrical and Mechanical Area, Yangquan Shanxi 045000） Abstract Taking a mine as an example, the suitable belt conveyor is selected according to its geological conditions and roadway parameters. after the completion of the selection, the key parameters of the selected belt conveyor, including conveyor belt parameters, roller parameters and conveyor belt tension, are studied to provide experience and template for the selection and configuration of belt conveyor in coal mine in the future. Key words belt conveyor; conveyor belt; key parameters （上接第 22 页） 62