煤矿用带式输送机设计计算与应用.pdf

2 0 0 4 年第 1 期能 源 技 术 与 管 理 煤矿用带式输送机设计计算与应用 王小安 南京立力煤矿机械制造有限公司， 江苏南京2 1 0 0 4 9 [ 摘要〕 论述了煤矿用带式输送机选型设计时常见的设计计算， 对托辊、 胶带、 电机、 制动 器、 逆止器的选取及胶带张力、 拉紧力、 拉紧行程、 滚筒等的确定作了计算分析， 并 提出了 设计计算与带式输送机部件选型及整机报价的方法和步骤。 [ 关键词〕 带式输送机; 设计计算; 选型; 整机报价 〔 中图分类号〕T H 2 3 8[ 文献标识码〕B 「 文章编号」 1 6 7 2 - 9 9 4 3 2 0 0 4 0 1 - 0 0 6 3 - 0 3 ， 设计计算与选型 计算时一般应给出下列资料 输送长度 L ， 输 送机安 装倾角R ， 输送量Q或矿井生产能力Q , 输送物料堆积容重y ， 输送物料堆积角P ， 输送物 料的平均块度X, 、 最大块度X -以及工作环境、 卸料方式、 给料点数目 和位置等。 1 . ， 输送能力设计计算与带宽、 带速及托辊选型 1 由 矿井生产能力 Q’确定运输量为 Q 1 . 2 5 x Q x 1 0 / 3 0 0 x 1 4 2 输送机带速 V 一般在1 . 2 5 一 3 . 1 5 选取。 3 带宽 B计算。按下式计算的带宽值， 对 照M T 4 1 4 中的带宽标准值予以圆整。 B [ Q I K x y x V x C s, 1 I/2 装料断面系数 K和输送机倾斜系数C s, 可查 资料。 4 带宽 B验算。对未经筛分的散状物料 B 妻 2 X _ 0 . 2 ; 对经过筛分的散状物料 B _3 X ,. 0 . 2 0 5 输送机的输送能力 Q 。 计算。Q n 3 6 0 0 x A _ xV xC s, 最大装料断面面积A 、应根据带宽B 、 输送 物料的 堆积角P 、 成槽角久 值确定。 6 托辊的选用计算。带式输送机承载分支、 回 程分支托辊的选用取决于带宽、 带速、 托辊间距 及托辊的静载荷、 动载荷等各种参数， 计算后按托 辊承载能力进行校核。辊径与带宽、 带速有关; 托 辊寿命取决于轴承的失效寿命， 计算后按托辊承 载能力选择轴承; 托辊间距根据两托辊间的输送 带下垂度 约1 确定。 ①静载计算。承载分支托辊静载荷 P O E x l ,} x 「 1 0 0 0 x Q 1 3 6 0 0 x V q . 」 x 9 . 8 E为托辊载荷系数， 一节辊、 二节辊、 三节辊 的 值分别取1 , 0 . 6 3 , 0 . 8 ; 1 。 为承载分支托辊间距; q 。 为每米输送带质量。 回 程分 支托辊 静载 荷P “ 二 E x l tk x qx 9 . 8 , 式中2 、 为回程分支托辊间距。 ②动载计算。承载分支托辊动载荷 P t P o x fx f d x f， 回 程分支托辊动载荷P t u P u x f x f a ， 式中 运行系数关、 冲击系数儿、 工况系 数f可查资料。 计算后取静载荷、 动载荷二者之中较大值来 选择托辊， 使其承载能力大于或等于计算值。 1 . 2 传动滚筒圆周力和轴功率设计计算 1 . 2 . 1 传动滚筒圆周力F计算 1 一般计算公式。 F凡 凡 F ,， 十F S ①输送线路上的主要阻力 凡 f xLx 9 . 8 I 、 ， 2 q 0 q c o s P ] 承载、 回空托辊组转动部分单位长度的质量 q t G u 1 1 } G tk 1 I ,k 式中‘ “ G ,、 分别为承载、 回空托辊组转动部 分质量。 输送物料单位长度的 质量q Q 1 3 . 6 x V 运行阻力系数 f 值可查资料。 ② 各 输 送机 部件上的 附 加阻 力F N 二 F , F f 十F , F } F w 十F t 式中受料区输送物料与输送带间的惯性阻力 F 、 二 q V V 一 V 。 式中V为输送物料进人输送方向的速度 0 }V - 8 0 m的输送机， 可用经 验公式计算。 F C N x f x L x 9 . 8 「 q , 2 q o q C O S P 」 . 8 xg xH 附加阻力系数 表 1 输送长度 Um 8 0 C ， 值按表1 选取 附加阻力系数值 1 0 0 1 5 0 2 0 0 3 0 0班 〕5 00 附加阻力系数C N 1 . 9 2 1 . 7 3 1 . 5 8 1 . 4 5 1 . 3 1 1 . 2 5 1 . 2 0 输送长度 Um 6 0 0 7 0 0 8 0 0 9 0 0 1 0 0 0 1 5 0 02 0 0 0 附加阻力系数C N 1 . 1 7 1 . 1 4 1 . 1 2 1 . 1 0 1 . 0 9 1 . 0 6 1 . 0 5 1 . 2 . 2 轴功率P计算 P1 0 一 3 xFxV 1 . 3 电动机功率设计计算与选取 电动机功率 P d 应分别按如下两种工况计 算。 1 电 动 工 况。 P d K , P / 哺 } a 式中凡为功率备用系数 通常取凡二 1 . 0 - 1 . 2 ; } 为电 压降系数 通常取} 0 . 9 一 0 . 9 5 ; 为 驱 动 装置的 传动 效 率 一 般 取-q 0 . 8 5 一 0 . 9 0 ; } a 为多机功率不平衡系数 一般取 〔 a 0 . 9 0 . 9 5 。 2 发电 工 况。 P d 凡 P 丫 } } a 选取的标准电动机功率值 P a 值即可。 ， . 4 输送带张力设计计算、 强度校核与选取 输送带张力沿其全长变化， 其值与输送机长 度及铺设状况、 传动滚筒的数量及布置方式、 驱动 及制动系统的特性、 拉紧装置的型式及其布置、 输 送机工况 载荷及运动状态 有关。为保证输送机 正常运行， 输送带最小张力应满足下面两个条件 传动滚筒能传递足够的圆周力， 保证输送带不打 滑; 输送带在两组托辊间的下垂度不得大于许用 的垂度值 一般不超过2 。 1 . 4 . 1 输送带最小张力的确定 1 按传动条件， 传动滚筒松边的最小张力 S ,_ }- - C F _ 传递系数C 1 / e o 一 1 ， 式中传动滚筒与输 送带间的 摩擦系数11 值可查资料， 0 为传动滚筒 围包角 r a d 。 传动滚筒传递的最大圆周力F _K a } F} ， 式中动载荷系数K e 1 . 2 一 1 . 7 ; 对惯性小、 起制动 平稳的输送机取较小值; 否则取较大值。 万方数据 2 0 0 4 年第 1 期能 源 技 术 与 管 理 2 限制输送带下垂度的最小张力S u m . I S k m in . 承载分支输送带最小张力S a ; }-- 5 0 q . g 1 ,} c o s y x 9 . 8 / 8 0 回空分支输送带最小张力S ,, ,; 5 0 g . 1 ,r c o s p x 9 . 8 / 8 . 1 . 4. 2输送带张力的计算 在稳定工况下， 输送带各点张力采用逐点计 算法， 各后续点的张力S ; 1 F s 一 F ; 。 S ; F ,i . 凡 F }, 在分支区段上， 各阻力计算应符合下面规定 1 主 要 阻 力F . f x 1 , x 9 . 8 q , q . q ; x c o s y ; ; 2 倾斜阻力 3 附加阻力 规定计算。 F s, 9 . 8 x q . q i x H ; ; F ,v 和特种阻力F s 参照前面的 1 . 4 . 3 输送带强度校核与选取 输送带强度应满足条件 m }- [ m ] 输 送 带 安 全系 数m 二 1 0 0 0 x B x a x Z / S _ 式中。 为每层输送带的强度; S ，为输送带的 最大张力;; Z 为输送带的层数， 对整芯带和钢丝绳 芯带Z 1 . 许 用安全系 数〔 m ] rn o K e C ,,/ q o 式中基本安全系数m . 、 附加弯曲伸长折算系 数C . 、 输 送带 接 头 效 率爪可 查 资 料。 如 果 计 算 初 期预选的输送带强度过大或不足， 则应重选输送 带重新计算。 1 . 5 拉紧装置的拉紧力和拉紧行程计算 1 拉紧装置的拉紧力T 2 S m . 式中S 。 为作用于拉紧滚筒两边输送带张力 的平均值。 2 拉紧装置的拉紧行程。 拉紧滚筒的拉紧行程与输送机的起动、 制动 方式和频率、 输送带的伸长和延伸特性有关， 一般 拉紧行程1 L e e, 1 } 输送带弹性伸长率和永久伸长率 。 、 托辊组 间的输送带垂度率。 ， 、 输送带接头所需长度L m 可查资料。 1 . 6 制动力和逆止力的计算 输送机应根据其工作条件设置制动装置和逆 止装置， 作用在传动滚筒所需的制动力或逆止力 应按照输送机水平、 上运和下运三种工况分别确 定。如果制动装置和逆止装置分别设在减速器第 一轴、 第二轴， 则应根据减速比对传动滚筒所需的 制动力或逆止力进行转化。 1 . 6 . 1 水平输送 一般可不设制动装置。但当输送机对制动减 速度有要求时应设制动装置， 传动滚筒所需的制 动力F B M 二 一 F o 式中M为输送物料和输送机运动部分总质 量转换到传动滚筒圆周上的等效质量;; a 为制动 减速度。 1 . 6 . 2 上运输送 当输送机停车出现逆转时， 必须设置制动装 置和逆止装置， 按输送机的最不利逆止工况计算 制动力和逆止力F B r, 31 . 5 F s、一 F H m in o 在计算F H ,; 时， 规定f 值为0 . 0 1 2 0 对双驱动装置都设置制动装置和逆止装置， 每一套制动装置和逆止装置都应按整机的最不利 逆止工况计算结果选配制动装置和逆止装置。 对输送机停车不出现逆转时， 可参照“ 水平输 送” 的规定。 1 . 6 . 3 下运输送 必须设置制动装置， 其工作制动力应按“ 水平 输送” 的计算式确定。为安全起见， 对驱动装置为 发电工况的下运输送机， 应按最不利制动工况计 算传动滚筒所需的制动力 F B .〕 1 . 5 } F ., } 、一 F H 1 . 7 滚筒直径的计算与确定 输送机滚筒直径受输送带附加弯曲应力、 受 压表面的面比压和覆盖胶变形量的限制， 一般要 求传动滚筒和改向滚筒的直径应符合下列规定 传动滚筒最小直径D } Q 8 式中C 。 为计算系数， 可查资料。 对钢丝绳芯输送带， 需校核输送带受压表面 的 面比 压 D }_ 2 S y t/ B [ p ] d 式中S ， 为 传动滚 筒紧 边的 输 送带张 力; t 为 钢丝绳芯输送带的钢丝绳间距; [ p 伪输送带受压 表面的 许用面比 压 一般为1 0 x 1 0 5 N / rri ; d 为钢 丝绳芯输送带的钢丝绳直径。 在确定传动滚筒直径时， 还应考虑电机转速、 减速器减速比、 输送带带速之间的匹配。 改向滚筒直径应参照传动滚筒直径， 按输送 带张力利用率和滚筒围包角的大小确定， 可在相 关设计手册上查表选取。 下转第7 0 页 万方数据 能 源 技 术 与 管 理2 0 0 4 年第 1 期 查询的有关人员。如果还要查询事故发生时的影 像实况， 计算机网络系统可以通过显示器显示事 故发生时的实况录像， 便于分析原因。 这种构成方法增加的费用不多， 并能较快地 将现有系统改造成具有多媒体有关功能的系统， 在试验阶段， 不失为一种经济易行的措施。 3 多媒体计算机监视监控系统的构成 对于煤矿计算机监控系统而言， 要构成多煤 体系统可以在现有的P C 个人计算机上加装多媒 体套件， 如声霸卡、 视频卡、 专用视频切换卡、 压缩 / 解压缩卡和C D 一 R O M的驱动控制器等设备， 以 便构成多媒体个人计算机系统 M P C ， 其结构如 图 1 所示。 4 结语 多媒体技术在煤矿工业电 视系统和煤矿监控 系统中应用以后， 在其安全监视及故障分析方面 将发挥较好的作用。在进行故障分析时， 不仅有 事故发生的先后顺序记录、 事故瞬间的波形记录， 还有事故现场的实况音像记录， 这些丰富的实况 记录对事后故障分析是非常有用的。同时， 由于 动画等技术的应用， 监视画面将显得非常直观、 形 象、 逼真， 能取得较好的视听效果， 有利于减轻调 度人员现场监视的疲劳感， 提高工作效率[a 0 [ 参考文献〕 图 1 煤矿多媒体监视监控系统 视频卡可以将实时输人的视频信号显示在计 算机显示器上并可进行单帧捕捉， 即静止视频画 面的捕获功能， 将捕捉到的单帧图像记录于计算 机文件中。压缩/ 解压缩卡用于视频图象的压缩 与回放。动态视频卡除具有静态视频卡的全部功 能和动态的影像采集与回放外， 还具有声音同步 录制与回放功能， 使计算机可以回放采集前的音 像实况。专用视频切换卡实现了对K J 2 8 系统中 G D K 一 3 工 业电 视控制器和J Q 一 1 云台 全方位控 制器的计算机遥控。 [ 1 〕 钟玉琢. 多媒体计算机技术[ M ] . 北京 北京大学出版 社， 1 9 9 4 . [ 2 〕 袁小平. 煤矿工业电视图像增强技术应用研究[ D 」徐 州 中国矿业大学， 1 9 9 8 . [ 3 ] 田捷， 等. 实用图象分析与处理技术[ M ] . 北京 电子 工业出版社， 1 9 9 5 . [ 4 ] 杨小勤. 工业生产实时监控系统中的多媒体技术[ J ] . 多媒体世界， 1 9 9 5 ， 6 . 〔 作者简介〕 陈跃 1 9 7 5 一 ， 男， 中国矿业大学信电学院0 2 级研 究生， 研究方向 通信和信息系统。 「 收稿日 期 2 0 0 4 - 01 - 0 2 〕 上接第6 5 页 2 设计计算的应用 2 . 1 带式输送机的部件选型 输送带、 电机、 电动滚筒、 减速器、 制动器、 逆 止器、 液力偶合器、 托辊等部件均有专业厂家生 产， 可按厂家的产品样本选用。传动滚筒、 改向滚 筒、 拉紧装置、 清扫器、 卸料装置及导料槽、 头部漏 斗、 卸载架、 驱动装置架、 托辊架、 中间架、 支腿等 机架可以参考各厂家已有的产品及 运输机械设 计选用手册 等资料选用。电气及安全保护装置 应根据用户需要及 煤矿用带式输送机安全规范 自制或委外定制。 2 . 2 带式输送机的整机报价 输送带、 电机、 电动滚筒、 减速器、 制动器、 逆 止器、 液力偶合器、 托辊等外购部件单独计价。电 气及安全保护装置也单独计价。传动滚筒、 改向 滚筒、 拉紧装置、 清扫器、 卸料装置及导料槽、 头部 漏斗、 卸载架、 驱动装置架、 托辊架、 中间架、 支腿 等机架可依据各自的吨价乘各自的重量计算得 出。最后汇总得出带式输送机的整机报价。 〔 作者简介〕 王小安 1 9 6 6 一 ， 男， 汉族， 江西万安人， 工程师， 1 9 8 8 年毕业于中国矿业大学， 从事刮板输送机及带式输送机 等机械设备的设计开发工作， 目前任南京立力煤矿机械 制造有限公司副总工程师。〔 收稿日 期 2 0 0 4 - 0 3 - 2 6 1 万方数据