西曲矿大功率强力带式输送机的设计研究

宋宏伟

（西山煤电集团有限责任公司西曲矿， 山西 太原 030053）

引言

大功率强力带式输送机作为煤矿运输的重要设备，具有运输距离长、运输量较大等优点，在煤矿的采掘生产过程中发挥着重要作用。大功率强力带式输送机的核心要素为监测与动态分析，其启动时的动载荷变化、弹性波的传动速度等均对该设备的设计起着至关重要的作用[1]。西曲矿将对大功率强力带式输送机的关键部件进行设计研究，并将其应用到煤矿生产中，最终达到保障煤矿高效生产的目的。

1 大功率强力带式输送机关键部位的设计

为保证下运大功率强力带式输送机的启制动过程平稳，防止快速启动运行对电机、减速器造成的损害，大功率强力带式输送机的启动速度一般设定为45 km/s，在考虑大功率强力带式输送机的停车等情况后，需要将大功率强力带式输送机的停车时间加大10 s 左右。选用的大功率强力带式输送机装机功率为4×630 kW，软启动采用变频调速液力耦合器，胶带ST-3150，滚筒直径为1 250 mm。

1.1 驱动装置

大功率强力带式输送机驱动装置采用双滚筒四驱动的方式，功率的配比为2∶2，功率为630 kW，选用进口调速液力耦合装置+进口硬齿减速器+三相隔爆型一步电动机[2]。国产调速耦合器不仅具有对加速度进行监测及反馈的作用，同时具有对速度的控制作用，本文将其垂直于煤流的方向，所以传动滚筒为双出轴。皮带机的四驱布置执行机头前一级滚筒两端分别布置驱动部，后一级同样为两侧布置驱动部。这样布置不仅成本较低，而且具有较高的可靠性及维修灵活性。

1.2 滚筒

大功率强力带式输送机的主动滚筒是传递动力的主要部件。由于矿井运输负荷大，设计采用重型滚筒，整体选用铸焊结构，同时选用“人”字形隔热耐磨胶面，两侧的传动滚筒通过联轴器进行联动。滚筒轴选用40Cr 钢，滚筒铸成后按照GB 10595—89 进行检查，合格后用于装配。“人”字形隔热耐磨胶面厚度不得低于10 mm，且输送带表面硬度（HDA）应当满足55～65，选用3548 型号作为卸载滚筒与传动滚筒的轴承。

1.3 主机架

结合西曲矿煤矿井下运输需求，对卸载滚筒的支架、拉紧改向滚筒的支架、传动滚筒的支架等进行设计，选定三角架式结构，连接处采用219×10 钢管及159×10 钢管+法兰进行连接。连接后的主机架刚性较好、拆装方便、结构较为简单。

1.4 机身设计

机身的设计选用DTII 型落地式支腿承载，机身的上下托辊分别安装在纵梁位置，H 支架选用75×6角钢，托辊的中间梁选用70×4 钢管，且通过螺栓进行连接，中间架的材质选用12 号槽钢。为了保证机身具有较高的耐腐性，对机身进行涂漆防腐，保证其使用寿命的最大化。

1.5 托辊

为提高皮带输送机的使用年限，西曲矿研制出一种防止跑偏时发生切割的托辊组，且在各托辊架设定有调节槽，用于调整托辊的位置。托辊的材质选用冲压型托辊专用型轴承，此类材质不仅具有质量较小、旋转阻力较低、寿命长等特点，而且其密封性较好。在设计承载托辊时，利用35°槽角偏置式托辊，该托辊具有较好的防跑偏作用。缓冲托辊选定为橡胶圈式，一共需要18 组，每组间的间距为0.6 m，且在头部及尾部设置过渡托辊。托辊的辊皮选用高频焊管，托辊的轴选用高精度冷拔轴，直径为30 mm。托辊的轴承为型号KA306 的深沟向心轴承，轴承座为多次冷冲压轴承座，其使用寿命不低于30 000 h。

1.6 清扫器

皮带机设计清扫器6 个，并在卸载滚筒的位置安装“H”形和“P”形的清扫器，此外在传动滚筒前应当设置空段清扫器；两个传动滚筒的位置安装橡胶清扫器；张紧改向滚筒的位置处安装空段清扫器。清扫器可减少粘黏的物料，降低摩擦损耗。

1.7 输送胶带

胶带是带式输送机的核心部件，选用的胶带应提供有效的承载力，保证输送机的使用寿命，降低其发生输送过程中的损伤事故。常见的普通型胶带具有橡胶覆盖层，其可承受的温度环境一般为-20～40 ℃。西曲矿大功率强力带式输送机采用ST3150-1400 钢丝绳加强防撕裂型强力胶带，与普通胶带比可以具有强度高、伸长量小、抗疲劳性好等优点。

1.8 大功率强力带式输送机张紧装置

大功率强力带式输送机的张紧装置多为机械式装置，但机械式张紧装置的张紧力是一个固定值，所以其大小均需根据实际的操作经验进行确定[3]。当设定的张紧力过大时，容易发生胶带的磨损及断裂事故，但张紧力过小时同样会发生胶带打滑等事故，所以机械张紧装置并不能符合本次设计。本文选定DYL 型液压拉紧站。DYL 型液压拉紧站由蓄能站、拉紧油箱、电气控制箱、液压站及附件组成，其相互间的连接图如图1 所示。

大功率强力带式输送机工作时张紧装置处于张紧状态，启动输送机的主电机，通过电器控制使得油泵电机开始运转并带动油泵2，油经过单向阀6 流进油缸8 的活塞杆，然后通过动滑轮9 及张紧小车10。油泵工作时系统的压力处于上升阶段，当压力上升至YJ3 的整定值时，带式输送机启动。当系统的压力达到YJ2 的整定值后，油泵继续运行，当及值达到YJ1 的整定值时，电机停止运行。

2 大功率强力带式输送机的技术参数

图1 胶带液压拉紧站示意图

配置完成后的大功率强力带式输送机技术参数如下：输送机长为2 400 m，输送的最大高度为364 m，输送机的带速为4.5 m/s，输送机宽度为1.2 m，强度为4 500 N/mm，电机型号为1LA4504-4AN，电机的功率为3×1 400 kW，最大的输送能力为2 200 t/h，设计较为成功。大功率强力带式输送机的工艺图如图2 所示。

图2 带式输送机设计方案图（单位：mm）

3 应用效果

设计完成的大功率强力带式输送机在机电设备制造厂制造完毕后，在经过严格的安装及调试后，在西曲矿的18202 工作面巷道投入运行。生产实践表明，该大功率强力带式输送机的各项性能均能满足生产运输的要求，运行效果良好。