礦用大運(yùn)量長距離運(yùn)輸皮帶機(jī)的設(shè)計(jì)

牛 犇

（山西煤炭運(yùn)銷集團(tuán)首陽煤業(yè)， 山西 高平 048400）

引言

目前通常都是使用遠(yuǎn)距離皮帶輸送機(jī)來滿足煤炭運(yùn)輸?shù)姆敝厝蝿?wù)。但是近年來國內(nèi)外許多研究人員對帶式輸送機(jī)技術(shù)進(jìn)行研究，使得皮帶運(yùn)輸機(jī)更新速度快，具有以下幾個(gè)方面特點(diǎn)：首先，帶式輸送機(jī)具有多種功能和廣泛的應(yīng)用范圍，可以充分滿足任何環(huán)境下的作業(yè)需求。其次，皮帶運(yùn)輸機(jī)在技術(shù)操作方面也是領(lǐng)先于其他運(yùn)輸設(shè)備，取得了重大進(jìn)展。另外，皮帶運(yùn)輸機(jī)的操作需要嚴(yán)格滿足啟動(dòng)功率和運(yùn)行功率等方面的要求，并且在控制過程中的操作極其困難，尤其是在高荷載的條件下更為復(fù)雜。設(shè)備在操作階段，支撐輥會(huì)出現(xiàn)振動(dòng)，從而會(huì)帶來材料上的浪費(fèi)，增加清理工作的難度，需要投入更高的人工成本。因此，應(yīng)當(dāng)在皮帶的設(shè)置上提出一些更有針對性的改進(jìn)設(shè)計(jì)[1]。

1 大容量長距離皮帶輸送機(jī)的總體設(shè)計(jì)

該帶式輸送機(jī)需要達(dá)到距離和運(yùn)輸量的嚴(yán)格要求。總運(yùn)輸長度為6.36 km，運(yùn)輸能力至少為5 000 t/h。表1 列出了皮帶輸送機(jī)的核心配置情況。

應(yīng)該選擇最佳的組合方案以達(dá)到皮帶輸送機(jī)的理想工作狀態(tài)。皮帶運(yùn)輸機(jī)的關(guān)鍵操作在于對輸送帶張力的完美把握，從而實(shí)現(xiàn)皮帶運(yùn)輸機(jī)的安全高效工作。為了使得皮帶張力適合，在試驗(yàn)運(yùn)行時(shí)選取了皮帶頭部和尾部同時(shí)驅(qū)動(dòng)的方法，使機(jī)器在任何工作條件下都能在停車過程中達(dá)到平穩(wěn)控制。

表1 皮帶運(yùn)輸機(jī)核心部件配置表

該運(yùn)輸機(jī)通過選用液壓自動(dòng)張緊裝置來滿足機(jī)器工作時(shí)張緊功能的需要，形成穩(wěn)定的張緊力，以補(bǔ)償膠帶的彈性變化。該方法控制的結(jié)構(gòu)相對簡單，易于維護(hù)，可獲得顯著的張緊效果[2]。

從以上方案的綜合分析可以看出，選擇輪式皮帶輸送機(jī)可以將運(yùn)行功率降低近一半左右，該設(shè)備的結(jié)構(gòu)是通過螺旋檢查將軸以波浪形固定在輸送基帶上。使用工程塑料作為車輪的原材料，其操作過程主要是由鋼絲繩和履帶控制，這樣就可以讓波紋肋條傳送帶與物料的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)保持一致，直到最終任務(wù)完成。皮帶運(yùn)輸機(jī)的驅(qū)動(dòng)作用是通過增大摩擦來實(shí)現(xiàn)的。由于沒有支撐輥結(jié)構(gòu)的支撐，所以可以有效地減小驅(qū)動(dòng)阻力，從而使車輪僅與軌道和鋼絲繩滾動(dòng)接觸。傳送帶的張力會(huì)受到功率的影響，當(dāng)功率降低時(shí)其張力也會(huì)變小，從而可以達(dá)到良好的節(jié)能效果[3]。

輪式皮帶運(yùn)輸機(jī)在技術(shù)方面滿足幾個(gè)方面的特性：第一，輪式皮帶運(yùn)輸機(jī)的阻力與其他運(yùn)輸機(jī)相比數(shù)值很小，完全滿足長距離運(yùn)輸?shù)男枰运m合在遠(yuǎn)距離帶式輸送機(jī)中進(jìn)行應(yīng)用，來保證整機(jī)的裝機(jī)功率比常規(guī)帶式輸送機(jī)至少要低1/3 的數(shù)值，并大大降低了后期運(yùn)行過程中的成本投入；第二，大跨度支撐結(jié)構(gòu)的投入使用使距離可達(dá)500 m，并在復(fù)雜地形條件下也能順利完成物料的輸送，大大減少了支柱數(shù)量，縮減施工周期，降低土建成本；最后，滾輪的材料是聚合物，使用該材料在運(yùn)行過程中的噪音相對較小，設(shè)備使用周期更長，真正做到了節(jié)能環(huán)保。

該方案的最大問題是遇到極寒的天氣，當(dāng)溫度過低時(shí)皮帶的波紋邊緣上極易結(jié)冰，從而對實(shí)際作業(yè)過程產(chǎn)生惡劣影響。皮帶輸送機(jī)的日常檢查和設(shè)備維護(hù)主要是通過檢查推車來實(shí)現(xiàn)。檢查推車的移動(dòng)過程是在頂端的鋼絲繩軌道上完成。分析巡檢推車的內(nèi)部構(gòu)造可以發(fā)現(xiàn)，皮帶運(yùn)輸機(jī)中間沒有實(shí)際滾筒支撐架來進(jìn)行支撐。因此，在檢查維護(hù)時(shí)只需要對鋼絲繩和吊架進(jìn)行檢修。由于滾輪和膠帶的運(yùn)行狀態(tài)保持一致，可以把機(jī)頭或者機(jī)尾的位置作為更換的部位，最重要的是這一整套操作流程非常簡單。這種組裝模式下可以有效控制工作量和運(yùn)營成本。

2 主要部件設(shè)計(jì)

2.1 驅(qū)動(dòng)部件

皮帶運(yùn)輸機(jī)的驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)由很多部件組成，例如電動(dòng)機(jī)、軟啟動(dòng)和減速器等。其中，電動(dòng)機(jī)、減速器和軟啟動(dòng)等都共同設(shè)置在驅(qū)動(dòng)基座上，軟起動(dòng)與外部的銜接則是通過聯(lián)軸器來完成。

該帶式輸送機(jī)的軟起動(dòng)結(jié)構(gòu)應(yīng)滿足兩個(gè)條件：一是確保皮帶輸送機(jī)在所有工作條件下都能平穩(wěn)啟動(dòng)，降低皮帶的動(dòng)態(tài)張力；二是皮帶輸送機(jī)正常工作時(shí)，可以準(zhǔn)確控制電機(jī)功率。

為滿足上述兩個(gè)條件，本機(jī)選用YNRQD 液黏軟啟動(dòng)器進(jìn)行軟起動(dòng)，其結(jié)構(gòu)示意圖見圖1。

圖1 液黏軟啟動(dòng)示意圖

2.2 制動(dòng)部件

本機(jī)的制動(dòng)器選用的是KZP 1400/4×100 制動(dòng)器，它不僅會(huì)產(chǎn)生156 kN·m 的制動(dòng)扭矩，也會(huì)正常行使以下制動(dòng)功能：正常停止必須嚴(yán)格按0.050 16 m/s2的減速度完成；當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生電源故障時(shí)，仍舊可以實(shí)現(xiàn)減速停止控制。

圖2 展示了KZP 自冷盤式自動(dòng)器，它包含了制動(dòng)機(jī)構(gòu)和液壓站兩個(gè)部分。

2.3 拉緊部件

如圖3 所示，皮帶運(yùn)輸機(jī)的張力是由電動(dòng)液壓張緊結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)節(jié)。在開始啟動(dòng)的過程中，皮帶運(yùn)輸機(jī)的張力是一個(gè)緩慢增加的過程，通過對傳送帶進(jìn)行補(bǔ)償，保障傳送帶的安全穩(wěn)定工作。

圖2 盤式制動(dòng)器結(jié)構(gòu)示意圖

圖3 拉緊裝置示意圖

3 結(jié)語

針對大容量遠(yuǎn)距離的工作環(huán)境，皮帶運(yùn)輸機(jī)的驅(qū)動(dòng)、制動(dòng)和張緊部件等的設(shè)計(jì)和研究更為復(fù)雜，本研究可為皮帶運(yùn)輸機(jī)后續(xù)的改進(jìn)設(shè)計(jì)與研究提供相關(guān)理論基礎(chǔ)，該設(shè)計(jì)在提升皮帶的彈性上可發(fā)揮補(bǔ)償作用，在控制方式和檢修上也極其簡便。