刮板输送机电动机功率的分析与计算

刘成宏,张擎宇,李作鹏

刮板输送机电动机功率的分析与计算

刘成宏①,张擎宇,李作鹏

(三一重型装备有限公司) (沈阳玄潭汽车部件有限公司)

根据刮板输送机实际工作状况,充分考虑了刮板输送机的各种运行阻力,计算电动机功率。分析计算的结果与实际情况相符合,验证了电动机功率满足要求。

刮板输送机;重段阻力;空段阻力;张力

电动机作为刮板输送机的驱动部分,其功率的大小将直接影响输送机的正常运行,当电动机功率过大,其传动效率降低,造成资源浪费,当电动机功率过小,就会造成输送机不能正常运行,因此电动机的功率计算与分析校核是至关重要的,下面以SGZ800/800型刮板输送机为例进行分析与计算。

其参数：刮板链速(υ)：1.1 m/s,铺设长度(L)：200 m,圆环链规格 ：34 ×126,中部槽长 (l)：1 500 mm,输送量 (Q)：1 500 t/h,电机功率 (P)：2 ×400 k W,中部槽型式：整体铸焊式封底溜槽,刮板链型式：中双链 ,相邻槽间转角(α′) ：1°,安装角度(β) ：5°。

刮板输送机是用于采煤工作面的运输设备,其传动功率取决于刮板输送机运行阻力的大小。刮板输送机的运行阻力由货载及刮板链在重载段上的移动阻力、倾斜运输时货载的自重分力、刮板链在回空段上移动阻力、刮板链绕过机头尾链轮链条弯曲阻力和传动装置阻力组成。

1 刮板输送机总的运行阻力计算

刮板输送机总的运行阻力：

式中：

Wrp—刮板输送机重段阻力;Wn—刮板输送机回空段阻力。

电机功率的确定应按刮板输送机运行时的最大阻力计算,当可弯曲刮板输送机工作时,水平面上有弯曲。采煤机配套使用的工作面刮板输送机,随采煤机前进切割煤壁其后面的刮板输送机溜槽在支架推力作用下推向煤壁一个步距a(m),输送机在水平面上形成图1所示的弯曲铺设,产生刮链与槽帮的附加摩擦阻力。装煤点在采煤机处,可近似在弯曲处,距机头L1(m),弯曲段对刮板输送机长度L影响不计。

图1 刮板输送机弯曲铺设示意图

水平弯曲的刮板输送机空段阻力：

水平弯曲的刮板输送机重段阻力：

式中：

f—刮板链在槽帮上移动阻力系数,取0.4;

f1—刮板链在溜槽中移动阻力系数;

W′—货载在溜槽中移动阻力系数;

q0—刮板链每米重量;

β—安装角度,(°);

L—铺设长度,m;

L1—距机头距离,m,取100;

S1—刮板链条在“1”点张力,N;

S3—刮板链条在“3”张力,N。

刮板输送机每米长货载重：

刮板输送机在水平面上弯曲段的弯曲角度见图2。

图2 刮板输送机在水平面上弯曲段的弯曲角度

弯曲段曲率半径：

式中：

l—每节溜槽长度;

α′—相邻槽间转角 ,(°)。

式中：

a—推移步距,m;

弯曲段扇形中心角：

刮板输送机在水平面上弯曲段的弯曲角度：

平直刮板输送机运行阻力计算：

载重段阻力：

回空段阻力：

刮板链的规格为34×126的圆环链,查得：

q0=950 N/m。查资料得封底式双链输送机 f1=0.3,W′=0.8。

根据“+”,“-”号的确定原则：当刮板链和货载沿输送机运行方向分力与移动阻力方向相同取“+”号 ,相反取“- ”。

所以平直刮板输送机运行阻力：

载重段阻力：

回空段阻力：

机头机尾均设驱动装置的刮板输送机链张力计算 ,见图 3。

图3 刮板输送机链张力计算示意图

刮板链条在运行路线上沿运行方向每一下行点的链张力等于其前一点的链张力与两点间运行阻力之和 ,即：

式中：

Si-1,Si—分别为链条上(i-1)和i点处张力;

W(i-1)-1—(i-1)到 i点到点间链段运行阻力。

链条与主动链轮分离点处最小链张力,每条链子为200～300 kg,大了增加链条磨损和功率消耗,小了链条在此处易产生扭曲打结或垂度过大,不能保证链条与链轮正常啮合和平稳运行,一般链条在最小链张力点处松驰链环垂度不多于两个。

因机头机尾各装一个等功率驱动装置布置,此时K=1,而平直刮板输送机运行阻力=6.63＞K,在机头机尾电机以同一个百分比输出功率的情况下,则机头输出的功率不足以满足重段所需功率,而机尾输出的功率大于空段所需功率,此时机尾电机经由底链通过链条与机头链轮分离点1帮助拉动上链,即链条与机尾链轮分离点3处链张力最小,所以取S3=6 000 N。

将S3=6 000 N代入水平弯曲的刮板输送机重段阻力公式(3)得：

将上式代入公式(2)得：

所以刮板输送机总的运行阻力：

2 电机功率的确定与选择

查得,取传动效率：η=0.85

选择电机功率为400 k W,则电机总功率为2×400=800 k W＞P,满足实际要求。

3 结 论

本电动机功率的分析计算,充分考虑了刮板输送机在运行状况下的各种阻力,比较接近实际工作环境,对电动机功率的计算结果与测得实际结果接近,验证了计算方法的正确性。

[1] 余以道.刮板输送机链条弯曲运行阻力的计算[J].湘潭矿业学院学报,1995(3)：23-24.

[2] 毛 君,李贵轩.刮板输送机动力学行为分析与控制理论研究[M].沈阳：辽宁大学出版社,2000：129-133.

[3] 于学谦,方佳雨.矿山运输机械[M].徐州：中国矿业大学出版社,1989：39-42.

Analysis and Calculation of Motor Power of Scrape Conveyor

Liu Cheng-hong,Zhang Qing-yu,Li Zuo-peng

This passage have calculated the motor power of scraper conveyor,according to the actual working condition,f ully taking into account a variety of scraper conveyor running resistance.The results of the analysis and calculation are in line with the actual situation which verified that the motor power meet the requirements.

Scraper conveyor;Heavy segment resistance;Empty segment resistance;Tension

TD528.3

B

1672-0652(2010)02-0007-03

刘成宏 女 1980年出生 2009年毕业于沈阳工业大学 助理工程师 沈阳 110027

2009-12-14