大功率强力带式输送机部件的优化研究

陈丽君

山西焦煤西山煤电镇城底矿 山西 太原 030000

1 引言

带式输送机是矿山运输的主要设备。为了解决矿上由于产量大而造成的运输问题，研究和开发大功率带式输送机是十分有必要的，其可以有效的实现运输距离长，运输量较大等问题。强力带式输送机的核心要素为监测与动态分析，带式输送机在启动时的动载荷变化、弹性波的传动速度等均对强力带式输送机的设计有着至关重要的作用。此前国内许多学者对此进行过研究与分析。马宏伟[1]针对强力带式输送机在启动及运行过程中易发生打滑、撕裂等故障的问题，对矿用带式输送机的智能监测系统进行设计，通过构建智能的监测平台，实现了对强力带式输送机的智能保护。为矿山安全运行作出贡献。卢杉[2]在国内外带式输送机的基础上进行研制，新设计的大功率强力带式输送机具有超大功率同时具有高速及高强度等特点，为矿山实现远距离运输提供参考。 李允旺[3]在分析了大量的带式输送机的事故数据，再结合带式输送机断带事故造成的危害，对此提出了预防带式输送机故障的措施，并对带式输送机的断带保护进行了研究，保证矿山的安全运行。本文在分析国内外带式皮带机的基础上对其进行优化设计选型，为提升国内大功率强力带式输送机的可靠性作出一定的贡献。

2 大功率带式输送机部件配置

为了防止皮带机由于速度造成损害，带式输送机的启动速度一般设定为每公里45S，在考虑带式输送机的停车等情况后，需要将带式输送机的停车时间加大10S左右。由于本文设计的带式输送机的功率较大（4*630kw），所以在进行停车时，需要采取多点的停车驱动，但由于停车驱动会对功率造成一定的不平衡性，所以本文对此提出如下的装配方案如表1所示。

表1 驱动方案设计表

（1）驱动部件

驱动部件采用双滚筒四驱动的方式，功率的配比为2：2，功率的配置选用630kw，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。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，同时其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。这样布置不仅价格较低且具有较高的可靠性及维修灵活性。

（2）滚筒部件

滚筒部件是带式输送机重要的传力部件，本此设计选用重型滚筒，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。传动滚筒采用目前最为常见的高强度铸件。滚筒轴选用40Cr钢，滚筒铸成后按照GB10595-89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10mm，且硬度应当满足60-5A～60+5A。卸载滚筒和传动滚筒的轴承型号分别为3548与3544，改向滚筒选用3536。传动滚筒结构示意图如图1所示。

图1 传动滚筒结构示意图

（3）主机架设计

根据矿井的实际情况对卸载滚筒的支架、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、结构也较为简单。

（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支架的选用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#槽钢。为了保证机身具有较高的耐腐性，本文的机身进行涂漆防腐，保证其使用寿命达到最大化。

（5）托辊设计

为了实现矿山的经济效益，尽可能提升胶带机的使用年限，所以本此设计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一次达到防止输送机跑偏故障。托辊的材质选用冲压型托辊专用型轴承，此类材质不仅质量较低、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，次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0.6m，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30mm。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，其使用寿命不得低于30000h。

（6）清扫器

本文设计的皮带机拥有6个清扫器，在卸载滚筒的位置安装H型和P型的清扫器，此外在传动滚筒前应当设置空段清扫器；两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。清扫器可以有效的减少皮带机上沾粘的物料，降低皮带机的摩擦损耗，提升其使用年限。

（7）胶带

胶带是带式输送机的核心部件，胶带的价格一般占据了整台输送机的30%～40%左右，所以选定合适的胶带不仅可以有效的降低输送机的承载力同时可以保障输送机的使用寿命，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℃。本机采用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、成槽性好、抗疲劳性好、寿命长等优点。

（8）张紧装置

煤矿带式输送机常见的张紧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，所以其大小均是根据实际的操作经验进行确定，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2所示。

图2 胶带液压拉紧站示意图

如图2中：1代表粗过滤器；2为液压油泵；3及13为溢流阀；4为精过滤器；5为手动换向阀；6为液压单向阀；7为压力表；8为液压油缸；9为动滑轮；10为张紧小车；11为蓄能站；12为电磁换向阀；14为液压油箱；YJ1、YJ2、YJ3为压力继电器。

系统的工作流程，带式输送机工作时，此时的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没带动油泵2，油进过单向阀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，此时电机停止运行。

3 结论

本文在原有带式输送机的基础上，通过采用国产电机+调速液力耦合器+进口减速器的配置方式，完成了驱动部件、滚筒部件、机架、托辊、胶带等装置的设计，有效的提升了带式输送机的功率，成功解决了大功率带式输送机的设计选型问题。为提升矿上的效率及经济做出一定的贡献。