主斜井带式输送机选型设计*

邱毅清，武建新，陈 强，张 涵

(内蒙古工业大学 机械学院，内蒙古 呼和浩特 010051)

0 引 言

现如今因为带式输送机具备长距离持续运输、运作可靠且容易实现自动化等优良特点，如今在各行各业都被极其普遍的运用，特别是在矿山等资源开采产业中。最近几年，各式各样的煤矿也越来越多，使得长距离、高速度的带式输送机变成了地面和井下原煤的机电一体化技术与装备主要设备。而且“运煤胶带化”已成为大多数煤矿的主要发展方向，使得带式输送机技术应用得到了进一步的推广与发展。

为了实现大型带式输送机的高性能、高可靠性，设计者和制造商需要解决带式输送机发展的关键技术其中主要包括：动态分析技术、可控启动技术、下运制动技术、自动张紧装置、中间驱动技术、高速托辊技术、电控与监测自动化技术以及CST的国产化技术。

1 主斜井带式输送机的设计方案

1.1 原始数据及工作条件

煤矿主斜井带式输送机原始参数如表1所示。

表1 带式输送机原始参数

1.2 驱动方式的确定

变频技术具备良好的软启动和调速性能且最终能实现节能的目的。其优点在于能让启动加速度保持在允许范围内，同时将启动电流与张力维持在可靠的范围内还能减小输送带初张力，并且保证输送带不打滑。

所以本次设计采用高压变频软启动方式。

1.3 带强的确定

在运送距离，运输数量等一定的条件下，带强的大小还与带宽、带速、摩擦因数和输送安全系数等有关[1]。

1.3.1带宽和带速的确定

根据已知的生产能力，带宽初定为800 mm、1 000 mm、1 200 mm、1 400 mm。而对于带速来说，在运输过程中，物料易滚动或者块度较大以及对周边环境具有较高的要求，所以宜选用较低的带速。计算结果如表2所示。

表2 带速v、带宽B与输送能力Q的关系

表2为带速v、带宽B与输送能力Q的关系。根据表2的数据可知，在带速一定的条件下，随着带宽的增加，输送能力也就随之增大；在带宽不变的条件下，随着带速的增加，输送能力逐渐变大。在考虑成本的前提下我们选择带宽是1 200 mm，带速是3.15 m/s的输送机。

1.3.2模拟摩擦因数的选取

输送机主要阻力包含承载分支的物料、输送带移动以及所有托辊旋转所出现的阻力总和，而模拟摩擦因数也属于其范畴。模拟摩擦因数的选取如表3所示。

表3 模拟摩擦因数

考虑带运输距离为1 000 m，所以尽量选取质量较小，阻力较小的托辊，因为模拟摩擦因数取0.022[2]。

1.3.3输送带安全系数的确定

根据G B50431-2008规定，钢丝绳芯输送带的安全系数在7～9范围之间。但结合实际情况来看，选取安全系数不小于6的输送带是最为理想的。

2 带式输送机主要部件的选用

2.1 钢丝绳芯输送带的选取

钢丝绳芯输送带是由许多柔软的细钢丝绳相隔一定的间距排列，用和钢丝绳有良好粘合性的胶料粘合而成。它既是承载机构，又是牵引机构；其长度一般为机身的2倍以上，且成本较高。

本次设计的钢丝绳芯输送带采用硫化连接法，其特点是拉伸强度大、抗冲击性好、使用寿命长、需要的拉紧装置行程小、成槽性好、耐曲挠性好；不仅可以满足煤矿的生产要求，而且硫化连接可以有效的满足输送带在井下的阻燃标准。

在选型计算中已经求得钢丝绳芯输送带的纵向拉伸强度:

根据《煤矿提升运输与供电》可选取强度为ST4000的钢丝绳芯输送带[4]。

2.2 驱动装置的选取

驱动装置是带式输送机的动力来源，其作用主要是将电动机的动力通过联轴器、减速器等传递给主动滚筒，使之转动，并借助滚筒与输送带之间的摩擦力，使输送带随之运动。

为了保证大型带式输送机有充足的启动、制动时间，使加、减速度维持在可控的范围内，有效降低张力，可以选择使用可控驱动装置。本设计选择CST可控驱动，既能实现输送机软起动，又能有效的平衡电动机的功率。

本次设计由于功率较大，驱动装置的布置形式是在平行出轴减速器驱动装置的基础上进行自行设计，如图1所示。

图1 驱动装置布置方式 1.传动滚筒 2.联轴器 3.减速器 4.制动器 5.液力 耦合器 6.电动机 7.逆止器

2.3 滚筒组

滚筒是带式输送机的重要部件，按作用来分，滚筒可以简单的分为传动滚筒、电动滚筒和改向滚筒三种。对于本次的大型带式输送机的设计，其中包含传动滚筒和改向滚筒。

其结构示意如图2。

图2 传动滚筒结构示意图

2.4 托辊组

托辊的主要用于支承输送带，减小其在机架上的运行阻力，并且令输送带的垂度维持在一定范围内，保证输送带能够平稳的运行。托辊的工作状态的好坏直接影响到了输送机的运行效率，且数量较多，其价值占据整机的20%左右。

由于所选用的钢丝绳芯输送带带宽B=1 200 mm，在《矿山固定设备选型手册》下册中表5-2-37可以选择[3]。

2.5 拉紧装置

输送带具备足够的拉紧力是输送机能够安全运转的重要前提，而对于远距离、高张力的输送机我们尽量要做到在任何的工作条件下都能存在相匹配的拉紧力以满足运行条件，来提高输送带的寿命。

根据选型设计计算得到的参数在《矿山固定设备选型手册》下册中表5-2-37可以选择CHD-Ⅱ-3/5/P/B。

2.6 保护装置

带式输送机的保护装置有防跑偏保护装置、防滑保护装置、防撕裂保护装置以及逆止保护装置等。

由选型设计计算得到作用在逆止装置上的力矩为5 kN·m，在《矿山固定设备选型手册》下册中表5-2-88中可以选择NF型非接触式逆止器NF63，额定逆止力矩6.3 kN·m，最大质量62 kg。

2.7 清扫装置

清扫装置主要是对输送带表面的一些物质如煤粉等进行仔细的清扫，防止一些物质黏结在滚筒表面，引起输送带磨损、跑偏、电动机功率不平衡等。清扫装置主要包含头部清扫器和回空段清扫器两部分，分别用于清扫输送带的工作面和非工作面。清扫器的选择主要取决于带宽，根据带宽B=1 200 mm，在

《矿山固定设备选型手册》下册中表5-2-82中可以选择图号为120E11的头部清扫器，结构如图3所示。

图3 头部清扫器结构示意图

与头部清扫器相同，根据带B=1 200 mm，在《矿山固定设备选型手册》下册中表5-83中可以选择图号为120E21的回程分支清扫器。

3 带式输送机电气控制系统

带式输送机既可作水平方向的运输，又可作斜井提升。它具有安装容量大、运输距离长、维修方便，使用寿命长、控制系统简单、运行安全程度高、可连续运输等优点。因此，带式输送机成为了大型矿井中的十分重要的一种运输方式。

带式输送机电力拖动的主要方式有：交流电动机单机拖动、双电机拖动，直流电动机双机拖动等。交流拖动方式不易调速，很难完成大功率的提升运输；直流他励电动机拖动方式调速性能好、启动平滑、控制方便，可采用电气差动调节张力，易于实现自动控制，故多用于大功率提升运输。

4 结 语

在大型矿井中的带式输送机设计具有长距离、大运量、连续运输，并且运行可靠，易于实现自动化、集中化控制的高可靠性的特点。现如今带式输送机是煤矿理想的高效连接运输设备，随着我国煤炭工业的快速发展，矿井运输量日益增加，带式输送机的要求会越来越多。希望本设计可以以后的带式输送机的选型设计提供参考。

[1] 赵庆龙.国内大型主斜井带式输送机的应用[J].煤矿机电，2012(2):28-30.

[2] 任金萍.巴其北三号矿井主斜井带式输送机主要技术参数的确定[J].煤炭工程，2012(S2)：46-47.

[3] 于励民，仵自连.矿山固定设备选型使用手册(下册)[M].北京：煤炭工业出版社，1989.

[4] 马维绪.煤矿提升运输与供电(上册)[M].北京：煤炭工业出版社，2009.