淺析大傾角下帶式運輸機的結構特征及其設計

常 珉

神華寧夏煤業集團有限責任公司礦山機械制造維修分公司

淺析大傾角下帶式運輸機的結構特征及其設計

常 珉

神華寧夏煤業集團有限責任公司礦山機械制造維修分公司

大傾角是指上運傾角18°～28°和下運傾角在16°～25°范圍的輸送傾角。為提高中等埋深煤層的開采效率，需要合理應用大傾角下帶式運輸機來完成長距離、大運量、高帶速的煤炭提升輸送工作。基于此，本文闡述了大傾角下帶式運輸機型及啟動的選擇，對大傾角下帶式運輸機的結構特征及其設計進行了探討分析。

大傾角；帶式運輸機；結構特征；設計

一、大傾角下帶式運輸機型及啟動的選擇

1、大傾角下帶式運輸機型選擇。大傾角下帶式運輸機的驅動一般布置在機頭、可單驅動，也可雙驅動，也可選擇中間驅動。通常大傾角下帶式運輸機在機頭集中驅動最為有利，它占用場地小，布置方便。大傾角下帶式運輸機由于自身的特點，機頭輸送帶的張力遠遠大于滿足滾筒不打滑條件所需的傳動滾筒奔離點最小張力。因此機頭驅動單元的功率配比完全可以根據現場的條件，本著經濟性、備件通用性的原則任意劃分。為了節省投資，大傾角下帶式運輸機在功率＜400kW時，應盡可能選擇單電機、單滾筒驅動。

2、大傾角下帶式運輸機啟動方式的選擇。目前啟動方式主要有：調速型液力耦合器、變頻軟啟動、CST軟啟動。具體表現為：(1)調速型液力耦合器的優點是價格較低，性價比高，軟啟動性能較好，對平衡各電機的功率有很好的作用。缺點是體積較大，占用場地大，油箱發熱量大，需設置熱交換設備。(2)變頻軟啟動技術應用在大傾角下帶式運輸機上顯示了其獨特的優越性，其特點主要表現為：可以實現多臺驅動電機之間的功率平衡；軟啟動性能良好；占用場地小；調速性能好，有明顯的節電效果，同時也滿足了慢速驗帶的需求。缺點是高壓變頻器無防爆產品。(3)CST軟啟動的優點：軟啟動和軟制動的性能優良；啟動后滑差小、效率高。缺點是價格高，運行成本高，使用和維護不便。通過上述比較，大傾角下帶式運輸機啟動方式的選擇原則：驅動單元功率＜500kW時，優先選擇調速型液力耦合器；驅動單元功率在500～1500kW應優先選擇變頻軟啟動；驅動單元功率＞1500kW以上的應考慮選擇CST軟啟動。

三、大傾角下帶式運輸機的結構特征分析

目前大傾角下帶式運輸機的結構特征主要表現為。(1)采用四節深槽托輥組。為了增大物流斷面積，提高輸送能力，以及使傾斜輸送的適應傾角增大，一般用梯形或V形斷面。目前常用的深槽形托輥組有5個托輥，兩側托輥的槽角增至45°～60°，輸送傾角可達20°左右。但因中間托輥仍是水平布置，物料少時，容易下滑，為克服這一缺點，可采用接近V形斷面的四節深槽托輥組。這種斷面能夠有效提高物料與輸送帶之間的摩擦系數，從而增大輸送傾角，但為避免輸送帶在側托輥間的拐角處產生縱向斷裂和塊體在托輥上受擠時產生自鎖效應，側托輥槽角不能過大。(2)采用人字花紋輸送帶。在普通帶式運輸機的設計中，為了穩妥可靠，光面輸送帶上運料最大傾角一般為18°，下運傾角一般在15°左右。為增大輸送傾角，可在運輸機結構基本不變的條件下采用承載面具有花紋的輸送帶。花紋圖案有V形、人字形和波浪形等。由于井下原料有時含水較大，為便于排水，以采用人字花紋帶為宜。(3)采用振動清掃器與回程托輪。使用花紋輸送帶需要解決承載花紋面的清掃問題，尤其是花紋根部的清掃。通常采取以下3個措施：首先在卸料滾筒處安裝接觸式刮板清掃器，其清掃器壓力較小，用于清除花紋凸面上的浮料；然后采用振動清掃器，使粘附在花紋間的粉塵振掉，當然花紋間仍不可避免地存在附料；如果回程托輥仍然采用普通平形托輥，由于花紋與平托輥的接觸擠壓振動，這部分會撤落到地面，加大了清理工作，為了減少沿程粉塵的撒落，回程托輥采用托輪支承方式。因輸送帶花紋有較大傾角，故在托輪寬度較小的條件下，運行中總有花紋表面與托輪相接觸，以避免輸送帶跳動。

四、大傾角下帶式運輸機的設計

1、合理控制運輸機啟動、制動加速度。運輸機有時會滿載停車，然后再滿載啟動。這時運輸機正處于負功發電狀態，因此必須采用有效的保護裝置以避免在啟動、制動時出現飛車事故。在運輸機的設計規范中規定，運輸機的啟、制動加速度必須小于0.3m/s2。減速器的高速輸出軸上增加液力制動器，為高速軸制動器。在低速軸上面設置盤式制動器，為低速軸制動器。解決運輸機的制動問題。

2、嚴格物料運行穩定性的控制.如何防止物料在輸送帶上的滾動和滑動，此問題的解決好壞將直接影響著礦井的安全生產。運輸機在向下運行時，物料的重力使其有向下滾動的趨勢，傾角越大物料的穩定性就越差，就越容易產生向下的滾動和滑動。當運輸機突然停車時，由于物料慣性因素，它的滾動趨勢就更大。當下運膠帶機傾角超過物料動安息角，或是由于工況的改變如水分增大，塊度變化，物料產生一個向下滾滑的趨勢。經實驗測得，物料在小于-19°的坡段也不會產生向下的滾動。對于運輸機大于19°的坡段，我們采用設置防滾滑裝置的辦法加以解決。該裝置是采用覆蓋帶型式，對運輸物料加一約束反力，防止物料的滾動和滑動。

3、改進運輸機運行工況。改變運行工況就必須適當增加運行過程中的阻力，使運輸機在比較穩定的狀態下運行，最有效的途徑就是使采用阻尼托輥。運輸機的功率隨著所輸送物料的多少不斷的變化，因此當輸送量較少時，運輸機可能處在正功電動狀態，而當輸送量較多或滿載時，運輸機卻又可能處在負功發電狀態，在不同的運行狀態必須采用相應的保護措施以免發生飛車事故。

4、解決停車時產生飛帶現象。帶式運輸機實際運行中，當驅動滾筒已經制動時，由于工作面環境惡劣、空氣濕度大等原因，容易產生飛帶現象，從而產生巷道堵塞，損壞機件，影響工作面的正常生產。使用飛帶捕捉裝置能有效地解決上述原因引起的打滑飛帶。

結束語

綜上所述，運輸機是煤礦開采的重要設施，其方式受煤層賦存、地形條件、巷道開設等因素影響，呈現出多種類型，其中帶式運輸機以其運輸量大、連續性強、轉載環節少、結構簡單以及管理方便等優點得到廣泛應用，因此對其進行分析具有重要意義。

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[2]馮英博等.大傾角下運式帶式輸送機的研究與應用[J].煤礦機械，2012(05)

[3]孟清義等.大傾角帶式輸送機的改進設計[J].礦山機械，2016(02)