带式输送机主要技术参数的计算与设备选型

摘 要：合理的胶带选型和输送机主要技术参数的计算是带式输送机设计中的一个重要组成部分，在现场应用中应做到既安全，又经济合理。本文结合笔者工作实际，对北方某矿运输上山—运输石门区间带式输送机主要技术参数的计算及设备选型进行了分析，以便同行交流与借鉴。

关键词：带式输送机；技术参数；设备选型

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.14.024

1 工程概况

北方某矿矿井年产量5.0Mt/a，工作制度：年工作330d，每天四班作业，其中三班生产，一班准备，日净提升时间18h。矿井井下采用带式输送机担负原煤的运输任务。井下运输上山为下运巷道，上部标高+750m，井筒倾角11°，斜长1132m。运输石门为水平巷道，水平长665m。运输上山至运输石门装备一台带式输送机，担负矿井煤炭运输任务。

2 带式输送机运输量、带宽、带速的选择

（1）带式输送机运输量（Q）的确定。根据生产能力计算公式：Q=A×K/M×N=1089t/h，式中：Q—矿井小时生产能力，t/h； A—矿井年产量，t/a； K—不均衡系数，K=1.15； M—年工作日数（330d）； N—日净提升小时数（18h）。

经计算，根据采煤面后期最大峰值量2200t/h的要求，若要实现煤流的连续、正常运输，就需要设立一个大容量的煤仓来进行缓解，其工程量太大。综合考虑各种生产因素，运输上山—运输石门带式输送机运输能力后期按2200t/h考虑，以满足矿井的生产需要。

（2）带宽、带速的选择。对于带式输送机而言，带宽和带速是非常重要的两个参数，选用合理的带宽和带速能使带式输送机的运行更加经济、可靠。选择带宽过大势必增加井筒断面，增加初期投资。提高带速可以有效降低输送带的强度，减少投资，但又受制于托辊的质量、管理维护水平及输送机安全等多方面的影响。本矿井生产规模5.0 Mt/a，根据矿井小时运输能力2200t/h来进行选型，则选择带宽B=1400mm，V=3.5m/s能满足要求。

根据公式Q=3600SVkρ进行验算，式中：S—输送带上物料的最大截面积（取0.23m2）； K—倾斜输送机面积折减系数（取0.94）；ρ——物料松散密度（取0.9 t/m3）。經计算Q=2452t/h，带式输送机带宽与带速满足运量要求。

3 带式输送机主要技术参数计算

（1）圆周驱动力计算。带式输送机正常运行时总阻力与总圆周力计算公式为：F=F1+F2+F3+F，其中F1=（q+q0+q）ωL·cosβ―输送机承载段阻力，kg；F2=（q0+q”）ω”L·cosβ―输送机空载段阻力，kg；F3=q·L·sinβ=q.H―输送机提升阻力，kg。其中：q ―每米带式输送机物料重量 kg/m；q=Q/3.6V=2200/（3.6×3.5）=174 kg/m；q-上托辊转动部分重量 q=39kg/m；q" -下托辊转动部分重量 q"=13 kg/m；ω-承载段运行阻力系数 ω =0.035；ω"-空载段运行阻力系数 ω" =0.03；q0 -输送带每米重量 q0=59 kg/m；β —输送机倾角，β=-11°/0°；F-附加阻力kg ，F=442kg。

经过计算， F1=（q+q0+q） ω·L1·cosβ1+（q+q0+q） ω·L2·cosβ2=16829 kg；F2=（q0+q”） ω”.L1.cosβ1+（q0+q”） ω”.L2.cosβ2=3818 kg；F3=q·H=-34794 kg，F=F1+F2+F3+F=16829+3818-34794+442=-13705kg。

（2）功率计算。带式输送机正常运行时滚筒总的轴功率： PA=FV/102=470kW，若2驱动，则每台驱动电机所需驱动功率：PM=1.4×PA/2=329kW，每台电动机选型功率为560kW，共3台（两用一备）。

（3）输送带张力计算。运输上山—运输石门输送机采用头部双滚筒传动，功率配比1：1：1。根据输送机布置形式，确定第一传动滚筒的围包角α1=210°，μ1=0.25，K1=2.5；第二传动滚筒的围包角190°，μ2=0.25，K2=2.3。

则：Fu=Fu1+Fu2=2Fu2 ，Fu2=Fu/2=-13705/2=6853kg，考虑第二传动滚筒k2值用足，按双传动滚筒张力计算，有：S2-S1-2= Fu2=6853 kg，S1-2= Fu2k2/（k2-1）=6853×2.5/（2.50-1）=11445 kg，S2=S1-2 +Fu2=11445+6853=18298 kg，S1=S2+Fu=18298+13705=32003 kg，S3=S4=S2-F2-q0H=18298-3818-59×199.97=2682 kg。

（4）按输送带允许最大下垂度计算最小张力。承载分支：Smin≥a0（q0+q）/8（h/a）max=3495 kg，回程分支：Smin≥auq0/8（h/a）max=2213 kg，取（h/a）max=0.01，可见S4、S3的值不满足承载分支、回程分支最小张力要求。

再按垂度条件中的承载分支最小张力计算输送带最大张力，取S3=S4=3495 kg，S2=S3+F2+ q0H=3495+3818+59×199.97=19075 kg，S1=S2+Fu=19075+13705=32780 kg，S1-2=S2-Fu2=19705-3818=15887 kg

（5）校核。S1 /S1-2 =32780÷15887=2.06≤k1 =2.30，满足要求。S1-2 /S2 =15887÷19075=0.83≤k2=2.50，满足要求。

4 结束语

由于胶带价格较高，投资占整部带式输送机的比重较大。在设计中，输送带的安全系数是一个经验值，不仅应考虑安全、可靠、寿命及制造质量、经济成本，此外还要考虑接头效率、启动系数、现场条件、使用经验等。按《带式输送机工程设计规范》（GB50431-2008）和《煤矿安全规程》（2016）确定带式输送机的安全系数10～12。经计算带式输送机最大张力约为Smax =S1=32780 kg，胶带强度安全系数；m= [St]·B/ Smax =2500×1400/（32780×9.8）=10.9，选取ST2500型阻燃胶带能够满足强度要求。

作者简介：孙贵生（1971-），男，河南禹县人，本科，工程师，注册安全工程师，从事煤矿安全技术管理工作。