大傾角帶式輸送機的設計分析

馬 偉

（汾西礦業曙光煤礦， 山西 孝義 033000）

引言

大傾角帶式輸送機由于輸送傾角偏大，所以被廣泛用到化工、冶金、煤炭、港口、礦山等運輸領域，它的關鍵技術是斷電制動、平衡功率、防止滾料等。常見的塊狀、散狀、顆粒狀物料在DTII與TD75型帶式輸送機進行輸送時，傾角必須在20°以內。如果井下與井口傾角在20°～28°間，長度大于300 m，將帶式輸送機應用到其中能大幅度提高井下運輸，從客戶的角度來看不僅實惠，而且便利。因此，在實際工作中，必須結合實情不斷優化帶式輸送機驅動裝置。

1 大傾角帶式輸送機主要部件的設計分析

1.1 電動機功率的確定

深槽型與花紋帶式輸送機運行期間必須克服運行阻力，具體包含附加、特種與傾斜阻力。帶式輸送機驅動滾筒圓周力是上述幾種阻力的和，結合圓周力就能確定電動機功率。

1.2 可控啟動裝置的設計

帶式輸送機可控啟動的常見形式是鼠籠式機械調速，它能在負載的狀態下達到減速停車與可控啟動的要求，機械調速包含CST可控啟動傳輸與調速型液力耦合器。液力耦合器的優勢是能支配一定程度的軟啟動；能空載啟動電動機，減少電網負荷與機械沖擊；有著良好的過載保護功能；額定負載下有著很好的傳動效率；性價比高，價格便宜。它的缺點是能耗大，工作中會出現很多熱量，很難滿足降耗節能的要求。

GST可控啟動裝置的特征是：符合電動機空載啟動要求，整個輸送帶啟動平滑，速度從零開始上升，連續的加速度，滿足軟啟動無沖擊的要求；符合輸送帶低速運行，并且能任意加減輸送帶速度；能迅速響應控制系統；冷卻系統符合頻繁啟動要求；有著靈敏的過載保護。

在帶式輸送機可控啟動選型設計中，必須結合煤礦生產規模、技術狀況、經濟承受力選擇調速型液力耦合器或者CST可控啟動傳輸。從國家的政策要求與先進技術考慮，會選擇CST可控啟動傳輸，其規格會結合計算功率選取CST系列產品[1]。

1.3 輸送帶設計

輸送帶作為帶式輸送機的關鍵部分，針對大傾角輸送機，通常會結合張力進行計算，選擇鋼絲繩芯輸送帶；針對較小輸送量的輸送機，PVG與PVC織物輸送帶也符合工作要求。和鋼絲芯輸送帶相比，織物整芯輸送帶更加輕便，黏接工藝簡單易操作。事實上鋼絲繩芯的輸送帶面對制造工藝的要求更為復雜，整個鋼絲繩外觀邊膠必須一致，張力一致，內部輸送帶不能有明顯的波浪問題，反之輸送帶運轉時就會跑偏，嚴重時還會損壞架子、托輥、滾筒等相關部件，造成不可預估的損失[2]。

1.4 滾筒卸載與傳動設計

為了避免輸送帶和滾筒不必要的打滑情況，盡量使用較大的包膠，利用人字包膠改善摩擦系數與質量，借助脹套等形式達到連接目的，以此減小安裝要求，調整軸向定位，方便拆裝，這樣即使滾筒損壞也能再次利用[3]。

一般情況下，帶式輸送機的前端裝設卸載滾筒，發揮揚煤卸載作用。整體運轉期間，這類滾筒受力非常好，受輸送帶空載與空載合力等因素影響，承載段也會反噬滾筒。在這期間，空載段不只是驅入部分，同時也是松緊區域，會對滾筒發揮作用，利用筒皮作用于軸上。針對卸載滾筒、傳動滾筒設計，設計強度的安全系數必須超過2，同時加工工藝要以質量要求出發。為了保障軸肩筒皮、過渡圓角、接盤焊縫質量，每個環節每個工序都必須嚴格把關，不得出現集中應力的情況。

1.5 逆止器設計

因為傾角超過20°，所以在設計期間必須選用恰當的逆止器，一般情況下閘瓦制動器、滾柱逆止器對大傾角輸送機的保險系數、逆止力矩的要求較少，整合各類輸送機運行狀態，使用雙重逆止裝置，也就是在減速器一端使用YWZ型液壓推桿制動，將非接觸或者接觸式逆止器安置在另一端減速器高速軸上，配合效果好[4]。

1.6 托輥設計

針對承載托輥，因為輸送機傾角相對較大，在輸送散狀物料時，最好將兩邊托輥槽角設計為60°，使用單排4輥或者雙排4輥，并且4個滾子互相錯開[5]。下托輥屬于非承載托輥，因為鋼絲繩芯的輸送帶有著很大的自重，所以下托輥不能按照常規方式考慮，此時會將它變成2輥式V字形，這樣才符合鋼絲繩芯輸送要求。

1.7 擋煤裝置設計

傾角較大傾角的輸送機，若運輸物料有很多顆粒，例如大塊煤，很可能運行期間出現反向滾落，影響惡劣，甚至帶來機械故障與人員受創。針對這種情況，設計時必須考慮擋煤裝置與分布。這種裝置物料可以沿著輸送帶通過，逆行會受阻，結構簡易、操作方便是它的顯著特征。

1.8 張緊裝置設計

之所以輸送帶能順利傳輸物料，就是利用驅動滾筒與輸送帶摩擦達到的，所以安裝好整機后，要確保輸送帶張緊。車式拉緊需要借助固定繩輪組，耗力耗時，而垂直拉緊要有一定的下垂空間，但井下煤礦存在諸多阻礙。針對此類情況，張緊小車的設計能化解該問題，只需鋪設15 kg/m的軌道[6]。焊接時，車身通常會采用結構式焊接，車輪借助可逆配置的方式工作，也可以在車身安裝滑輪，借助JH對張緊小車實施張緊，或者車身部分安置錘塊，此時張緊小車也屬于機尾。

2 驅動部分的分析

驅動部分是整個帶式輸送機的核心部分，對長距離、大傾角、功率大的驅動系統而言，其問題關鍵在于怎樣延長啟動時間，控制啟動的加速度，而非直接起動。通過協調液力耦合器，充分利用泵輪使機械成為工作動力，利用渦輪把它變成機械能，實現輸出、輸入時的功率與矩陣轉換。可控起動中的傳輸設備主要針對的是大型帶式輸送機調速器、減速器以及離合器，使用這兩類驅動裝置能順利完成帶式輸送機軟啟動功能，不僅能改善起動性能，還能達到過載保護，延長電機、輸送機使用時間。

3 結語

大傾角帶式輸送機是煤礦開采與運輸的核心設備，需要設計人員結合煤礦工作環境，充分利用現代技術，優化其驅動裝置設計方案。事實上，選用恰當型號的驅動裝置，不僅能減小輸送帶強度等級，減少整體成本，還能提高工作效率與質量。選用液力耦合器能實現多臺驅動平衡工作，提高輸送機運轉與啟動性能。因此，在實踐工作中，必須做好制動、輸送帶、驅動的設計工作，從源頭上保障工作效率。