淺談大傾角下運(yùn)帶式輸送機(jī)設(shè)計(jì)

礦山機(jī)電裝備有限責(zé)任公司 劉高明

淺談大傾角下運(yùn)帶式輸送機(jī)設(shè)計(jì)

礦山機(jī)電裝備有限責(zé)任公司 劉高明

針對(duì)大傾角下運(yùn)帶式輸送機(jī)的設(shè)計(jì)問題,分析了大傾角下運(yùn)帶式輸送機(jī)的各種運(yùn)行工況及采取的措施。提出解決問題的方法。

大傾角下運(yùn)帶式輸送機(jī)設(shè)計(jì)

帶式輸送機(jī)是以膠帶兼作牽引機(jī)構(gòu)和承載機(jī)構(gòu)的一種運(yùn)輸設(shè)備,由于它具有運(yùn)輸能力大,工作阻力小,耗電量低,單機(jī)運(yùn)距可以很長(zhǎng),且維護(hù)簡(jiǎn)單方便等優(yōu)良性能,因此,它在地面和礦井下得到廣泛的應(yīng)用。特別是長(zhǎng)距離、大運(yùn)量、大傾角的下運(yùn)帶式輸送機(jī),可大幅度地減少開采區(qū)的巷道工程量,降低基建費(fèi)用和縮短施工周期,發(fā)電運(yùn)行時(shí)還可向電網(wǎng)輸電,具有較大的經(jīng)濟(jì)效益,是一種極具發(fā)展前途的節(jié)能設(shè)備[1]。下運(yùn)時(shí)物料受重力或和其他不平穩(wěn)的力的共同作用,有可能引起輸送機(jī)失控超速、打滑、滾料和飛車等一系列安全隱患。下面就設(shè)計(jì)中應(yīng)該注意的一些問題,淺談一下自己的看法。

一、驅(qū)動(dòng)布置

帶式輸送機(jī)的驅(qū)動(dòng)布置方式的選擇則應(yīng)力求使輸送帶的張力最小。下運(yùn)帶式輸送機(jī)中起發(fā)電機(jī)作用的電動(dòng)機(jī)通常用來使輸送機(jī)減速,決定其運(yùn)行時(shí)輸送帶的張力特點(diǎn),應(yīng)盡量將驅(qū)動(dòng)滾筒布置在尾部。必要時(shí)也可在空載段中間滾筒上布置驅(qū)動(dòng)裝置[2]。這樣布置也可使輸送機(jī)的輸送帶張力最小。

二、帶速控制

由于有飛車的危險(xiǎn),設(shè)計(jì)者往往傾向于采用低帶速,但低帶速并不利于安全運(yùn)行。運(yùn)量相同時(shí),采用2m/s帶速與采用2.5m/s帶速相比,膠帶上的重量增加25%,這在受控運(yùn)行狀態(tài)中本無安全程度之別,但若帶式輸送機(jī)失控,物料重量大的顯然發(fā)生嚴(yán)重飛車事故的危險(xiǎn)性更大。低帶速意味著要配用更大減速比的傳動(dòng)裝置(滾筒直徑也大)。在受控運(yùn)行狀態(tài)中,減速比的大小本無關(guān)安全程度,但若帶式輸送機(jī)失控,大減速比反過來就成了高增速比,使電機(jī)更易被毀損。因此,如無其他因素限制,不宜采用過低的運(yùn)行速度。實(shí)例證明,運(yùn)行速度至少取2.5m/s。

三、采用花紋輸送帶,加大承載托輥槽形角。

為了防止?jié)L料現(xiàn)象的發(fā)生,通常采用花紋輸送帶和加大承載托輥槽形角,從而進(jìn)一步增大物料內(nèi)部和物料與輸送帶的摩擦力,深槽形托輥裝置一般要有如下幾個(gè)特點(diǎn):(1)采用4個(gè)或5個(gè)標(biāo)準(zhǔn)托輥組成深槽托輥組,托輥具有互換性。(2)有4組托輥兩兩呈V字形布置,增加了側(cè)壓力,在裝載量不大時(shí)時(shí)摩擦系數(shù)仍較大,物料不易下滑。(3)輸送帶在托輥裝置內(nèi)的彎曲半徑較小,增加了托輥裝置的摩擦因數(shù)。(4)托輥按照雙排中心對(duì)稱方式布置,有自動(dòng)糾偏功能,運(yùn)行過程中輸送帶不易跑偏。

四、增加運(yùn)行阻力

在大傾角下運(yùn)帶式輸送機(jī)中,增加運(yùn)行阻力,也能有效減小圓周驅(qū)動(dòng)力Fu。目前常用的增加運(yùn)行阻力的方法,一是采用阻尼托輥,但效果不太理想;二是配置阻尼板,這種方法較常用,每米阻尼板產(chǎn)生的阻力[1]為:

式中τ——阻尼板與膠帶間的摩擦系數(shù);qB——每米輸送帶質(zhì)量;qG——每米輸送物料的質(zhì)量;g——重力加速度;δ——輸送機(jī)在運(yùn)行方向上的傾斜角。

五、配置制動(dòng)裝置

下運(yùn)帶式輸送機(jī)必須配置制動(dòng)裝置,其制動(dòng)裝置功能的完善、性能的好壞,直接影響著下運(yùn)帶式輸送機(jī)的安全與可靠運(yùn)行。對(duì)于大傾角下運(yùn)帶式輸送機(jī)的制動(dòng)技術(shù)而言,為保證正常停車和緊急停車需要,避免發(fā)生事故,不宜直接采用機(jī)械抱閘制動(dòng),而應(yīng)采用可控制動(dòng)裝置。目前國內(nèi)已應(yīng)用和開發(fā)研究成功的可控制動(dòng)裝置主要有以下幾種:盤式制動(dòng)器,液力制動(dòng)器、液壓制動(dòng)器和粘液可控制動(dòng)器。

1.盤式制動(dòng)器。盤式制動(dòng)系統(tǒng)主要由機(jī)械盤閘和可控液壓站組成,液壓站采用了電液比例控制技術(shù),所以制動(dòng)系統(tǒng)的制動(dòng)力矩可以根據(jù)工作需要自動(dòng)進(jìn)行調(diào)整,實(shí)現(xiàn)良好的可控制動(dòng)。它具有制動(dòng)力矩大、可調(diào)、動(dòng)作靈敏、散熱性能好、使用和維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)。但由于需要設(shè)置油泵站而導(dǎo)致體積較大。

2.液力制動(dòng)裝置。液力制動(dòng)器實(shí)質(zhì)上是一個(gè)渦輪固定,并對(duì)泵輪帶動(dòng)的高速液流產(chǎn)生巨大的阻力矩,使帶式輸送機(jī)減速運(yùn)行的液力偶合器。它可以通過調(diào)整充液量來改變制動(dòng)力矩的大小,實(shí)現(xiàn)下運(yùn)帶式輸送機(jī)的可控制動(dòng)功能。主要由帶泵輪、渦輪的液力制動(dòng)偶合器和液壓冷卻控制系統(tǒng)組成。它具有制動(dòng)力矩大,可以調(diào)節(jié)的優(yōu)點(diǎn),但因配有泵站等設(shè)備,因此設(shè)備體積大。

3.液壓制動(dòng)裝置。液壓制動(dòng)分為液壓調(diào)壓制動(dòng)與液壓調(diào)速制動(dòng)。液壓調(diào)壓制動(dòng)器的工作原理是將容積式油泵連接在帶式輸送機(jī)上,由主機(jī)拖動(dòng)。當(dāng)制動(dòng)時(shí),油泵將機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)橐簤耗?通過調(diào)節(jié)泵出口壓力的大小就可以調(diào)整制動(dòng)力矩的大小,從而實(shí)現(xiàn)帶式輸送機(jī)制動(dòng)目的。其主要優(yōu)點(diǎn)是制動(dòng)力矩正比于調(diào)定壓力,而且它與轉(zhuǎn)速無關(guān),故可將轉(zhuǎn)速制動(dòng)到零而無需設(shè)機(jī)械閘。

4.粘液可控制動(dòng)裝置。液粘可控制動(dòng)裝置工作原理與液體粘性可控軟起動(dòng)裝置相同。它是利用摩擦片在粘性液體中的摩擦力來傳遞力矩的。為實(shí)現(xiàn)帶式輸送機(jī)各項(xiàng)制動(dòng)性能要求,液粘可控制動(dòng)裝置采用常閉式結(jié)構(gòu)。液粘可控制動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,是目前較好的制動(dòng)裝置,特別適合應(yīng)用于長(zhǎng)距離、大功率的下運(yùn)帶式輸送機(jī)上。

六、結(jié)語

各種各樣的設(shè)備在實(shí)際使用中各有優(yōu)點(diǎn)和特色。具體應(yīng)用時(shí),應(yīng)根據(jù)它們的工作原理和工作特點(diǎn),以及煤礦的具體情況而定。要本著安全性、可靠性、經(jīng)濟(jì)性,便于維護(hù)、配件容易購買互換性好的基本原則,綜合普遍性、設(shè)備快速遷移性、使用壽命等綜合因素做全面優(yōu)化性組合分析,最好的設(shè)備不是價(jià)格最高的,而是綜合性能與綜合效益最佳的。在各方面綜合指標(biāo)考核中,安全生產(chǎn)是重中之重,有了安全才會(huì)有效益。

[1]董大仟等.大型帶式輸送機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì),起重運(yùn)輸機(jī)械,2006年第4期

[2]宋偉剛.散狀物料帶式輸送機(jī)設(shè)計(jì),沈陽:東北大學(xué)出版社,2000年版

[3]王錫法.大傾角角下運(yùn)帶式輸送機(jī)制動(dòng)技術(shù)及應(yīng)用,煤礦機(jī)械,2008年第05期

[4]吳樹裕.大傾角下運(yùn)帶式輸送機(jī)的設(shè)計(jì),煤礦機(jī)械, 2009年第08期

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