鲁能集团彭庄煤矿东翼采区强力带式输送机的设计及应用

鲁能集团彭庄煤矿东翼采区强力带式输送机的设计及应用淄矿集团先河机电有限责任公司陈锋摘要：应用关键点简化计算方法快速准确地设计计算了彭庄煤矿东翼采区强力带式输送机，给出了设计条件，计算方法及结果，应用的新技术。关键词：关键点简化计算方法；强力带式输送机；设计；应用1前言鲁能集团彭庄煤矿为年产量为600万吨的高产高效矿井，东翼采区强力带式输送机负责本矿首采区原煤输送任务，也成为今后该矿的主运输设备，其能否安全、可靠地运行，将对生产产生直接影响，因此本带式输送机的设计方案在满足运输参数要求的同时，要求其有较高的运行可靠性。还要突出了经济合理的原则。对于重要的部件如驱动装置、托辊、滚筒、电控系统都采用了国内外先进的技术或产品，并且具有较高的性能价格比。同时尽量考虑有较高的互换性，以便于使用时维护。2原始设计参数输送物料：原煤块度：0~350mm松散密度：0.9t/m3运量：1000t/h机长：1401m带速：3.15m/s倾角：12º~17º提升高度：371m(上运)环境温度：10℃~40℃工作制度：每年工作300d，每天三班（两班生产，一班检修），每班工作8小时。供电电压：10000V带式输送机胶带缠绕示意图如图1所示φ1600φ1600φ1600φ1200φ500φ1600φ1600φ500φ1200S1S6S2S3S5S4运行方向IIIφ1200图1胶带缠绕示意图Fig.13.设计计算过程及设备选型利用关键点张力简化计算方法在大型带式输送机的设计过程抓住设计过程中影响整机运行可靠性的关键因素，忽略次要因素。整合整机所有关键点进行逐一计算。3.1带宽3.1.1按输送量计算B=spkrVCQ=1015mm式中K装料断面系数，K=409Csp倾斜系数，Csp=0.85r输送物料的堆积容重，r=0.9按标准初选带宽为B=1.2m3.1.2按输送物料的块度验算B≥2Xmax+0.2=2×0.35+0.2=0.9m因此，选用标准系列带宽B=1.2m3.2输送带预选钢丝绳芯输送带规格为ST4000每平方米输送带质量q0=45kg/m23.3托辊选用托辊直径为159mm,轴承为4G306；承载分支三托辊组Gtz=31.6,ltz=1.2m回空分支平形托辊Gtk=26.6,ltk=3m承载、回空托辊组转动部分单位长度的质量qt=tzlGtz+tktklG=35.2kg/m3.4输送物料单位长度的质量q=VQ6.3=88.2kg/m3.5驱动圆周力计算整机满载时驱动圆周力F=CNfLg[qt+(2q0+q)cosß]+gqH=1.06×0.024×1401×9.8[35.2+(2×54+88.2)cos15.36º]+9.8×88.2×371=399054Nf模拟摩擦系数f＝0.024CN附加阻力系数CN＝1.06ß平均倾角ß=15.36º3.6轴功率计算P=10-3FV=10-3×399054×3.15=1257KW3.7电动机功率确定Pd=PKd=1765KW驱动装置传动效率取0.88电压降系数取0.98d多机功率不平衡系数取0.95Kd功率备用系数取1.15整机采用头部双滚筒四电机驱动方式,功率配比为1:1,选用四台防爆电动机,每台电机功率为450KW型号为YB560S2-44输送带张力计算为保证输送机正常运行，输送机最小张力应满足下面两个条件a、传动滚筒能传递足够的圆周力，保证输送带不打滑。b、输送带任两边托辊间的下垂度不得大于许用的垂度值（一般不超过2％）。4.1按传动条件传动滚筒均采用包胶滚筒,并使用FI=FII=2F=199527Na:对传动滚筒IIS3min≥CFImax=0.667×1.2×199527=159701Nb:对传动滚筒IS2min≥CFIImax=0.667×1.2×199527=159701NFmax=KaFKa动载荷系数取1.2C传动系数C=1/（eμθ－1）μ摩擦系数取0.25θ传动滚筒围包角取210°S3min≥S2min-FII=159701-199527=-39826N所以，按传动条件应满足S3min≥159701N4.2按垂度条件a.对承载分支S5min≥850(q+q0)gltzcosβ=850×(88.2+54)×9.8×1.2×cos15.36º=10078Nb.对回空分支S4min≥850q0gltkcosβ=850×54×9.8×3×cos15.36º=9568N所以按垂度条件应满足S4min=S5min≥10078N回空分支区段上各项阻力总和F3=FH3+Fst3其它阻力可忽略不计FH3=Lgμ1（qtK＋q0cosβ）=1401×9.8×0.025×(8.86+54×cos15.36º)=20914Nμ1回空段摩擦阻力系数取0.025qtk回空段每米下托辊质量取8.86Fst3=gq0H=9.8×54×(-371)=-190323NF3=FH3+Fst=-169409NS3min=S4min-F3=10078+169409=179487N比较上述计算结果:最小张力应由垂度条件确定,故取S3=179487N4.3输送带张力的计算Smax=S1=S3+F=179487+399054=578541NS4=10078N4.4输送带强度校核[m]=m00waCK=7.2m0胶带基本安全系数取3.0Cw附加弯曲伸长折算系数取1.80输送带接头效率取0.9Ka动载荷系数取1.2m=maxSBSt=8.3B输送带带宽取1200St输送带抗拉强度取4000m.=8.3[m]=7.2因此,选用ST4000输送带满足强度要求。5拉紧力和拉紧行程的确定从原理上整机的最小张力在机尾部S4点,张紧部位应设在机尾,根据矿方现有的工况条件,采用传动滚筒后部进行张紧。5.1拉紧力TT=2S3=2×179487=358974N5.2拉紧行程l≥L(ε＋εt)＋Ln=1401(0.01+0.001)+2=17.41mε输送带许用伸长率ε＝0.01εt托辊组间的输送带重量率取0.001Ln输送带接头所需长度取2故张紧行程选用18m6逆止力的确定FBN≥1.5(Fstmax-FHmin)FHmin=fLg[qt+(2q0+q)cosß=0.024×1401×9.8×[35.2+(88.2+2×54)cos15.36º]=73941NFstmax=qHg=88.2×371×9.8=320678NFBN≥1.5×(320678-73941)=370106N因整机逆止力矩较大单靠SEW进口减速机自身所带逆止器无法满足使用要求,而且每一台逆止器所提供的逆止力矩必须满足整机逆止力矩的要求,在设计中采用液压自平衡逆止装置,使整机总的逆止力矩由四台液压自平衡式逆止器共同来分担,减少了设备的基建投资。7滚筒直径的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分别符合如下规定。7.1传动滚筒直径的确定D≥C0d=150×0.0091=1.365mC0确定滚筒最小直径的计算系数取150d输送带中钢丝绳直径取0.0091m对钢丝绳芯输送带，需校核输送带受压表面的面比压，应满足下式要求D≥dpBtS][21=6102.10091.0578541015.02=1.59mt钢丝绳芯输送带的钢丝绳间距0.015m[p]输送带受压表面的许用面比压取106N/m2所以按滚筒直径系列选用传动滚筒直径D=1.6m其他计算从略。8整机配置及现场使用情况介绍整机头部双滚筒四电机驱动，采用10000V高压电动机+SEW进口减速机+液体粘性软启动调速装置+液压自平衡逆止器。整个驱动部采用的软启动可使电机空载启动，实现多机驱动功率相互平衡；实现无级调速和过载保护功能。整机传动滚筒和部分改向滚筒均采新型强力滚筒，托辊采用自动化托辊生产线加工制作，装配精度高，旋转阻力小，使用寿命长等特点。整机以投入现场使用性能非常稳定。结束语：应用关键点简化计算方法，从原理上同逐点张力计算方法大同小异，只是舍去次要因素抓住主要因素，减少不必要的计算过程，提高工作效率，根据计算的结果对东翼采区强力带式输送机设计选型，经过矿方的实际运行，表明整机的设计选型合理，各项经济技术指标均研究达到国家标准要求。参考文献：[1]张钺.新型带式输送机设计手册[M].北京:冶金工业出版社,2003[2]于学谦,方佳雨.矿山运输机械[M].江苏:中国矿业大学出版社,1989[3][美]输送设备制造商协会联合会.散状物料带式输送机[M].北京:机械工业出版社作者：陈锋地址：淄博先河机电有限公司技术科邮编：255120