帶式輸送機關鍵部件及其參數的選型與設計

任 遠

（山西省長治經坊煤業有限公司， 山西 長治 047100）

引言

帶式輸送機為綜采工作面的關鍵運輸設備，其運輸效率將直接影響綜采工作面的生產能力。因此，為保障帶式輸送機的運輸能力及效率，需根據工作面其他綜采設備的能力和效率，科學合理地完成對帶式輸送機的選型設計[1]。

1 帶式輸送機工作原理

帶式輸送機主要由輸送帶、驅動裝置、托輥、改向滾筒以及拉緊裝置等組成。其中：驅動裝置為輸送帶提供驅動力，保證設備在啟動、制動以及載荷突變等工況下的穩定運行；張緊裝置為輸送帶的正常運行提供張緊力，保證輸送帶的垂度要求；改向滾筒的主要功能是對輸送帶進行引導；托輥的主要工程是支撐輸送帶及其上方物料的重量。

2 帶式輸送機的總體設計

2.1 帶式輸送機的設計依據

本文以該煤礦中4號斜井的工作面為選型依據，該工作面的年生產能力為3 Mt。礦井一年生產天數按照330 d計算，每天工作16 h。4號斜井的最大傾角為28°，最小傾角為25°，且斜井筒的長度為1 190 m。帶式輸送機其他設計依據如表1所示。

2.2 帶式輸送機運輸能力的核算

根據《煤炭工業礦井設計規范》的相關標準要求[2]，帶式輸送機運輸能力的計算公式如式（1）所示：

式中：C為煤礦工作面生產的富裕系數，取C=1.2；Af為煤礦工作面生產的不均衡系數，取Af=1.15；A為工作面的生產能力，A=3 Mt；M為煤礦的年生產日，M=330 d；N為煤礦的日生產時間，N=16 h。經計算得帶式輸送機的運輸量為Q=784.1 t/h。

表1 帶式輸送機部分設計依據

綜合考慮工作面的峰值開采能力，最終確定帶式輸送機的運輸能力為900 t/h。

3 帶式輸送機基本參數的設計

3.1 帶式輸送機輸送帶的選型設計

輸送帶為帶式輸送機的關鍵零部件，根據煤礦生產能力及相關資料初步確定輸送帶的強度滿足ST4500N/mm的要求，該強度要求下對應輸送帶的質量為53 kg/m2[3]。

帶式輸送機輸送帶寬度的計算如式（2）所示：

式中：K為煤炭斷面系數，取K=236；v為帶式輸送機的運輸速度，v=4 m/s；γ為煤炭的散狀密度，取γ=0.9 t/m3；c為工作面的傾角系數，取c=0.71。經計算可得：帶式輸送機輸送帶寬度理論值為1 221.5 mm。經查表，選擇帶式輸送機輸送帶的寬度為1 400 mm，則每米輸送帶理論線質量為53 kg/m2×1 400=74.2 kg/m。

3.2 帶式輸送機托輥參數的設計

托輥是承擔帶式輸送機輸送帶及物料重量的主要載體，其主要功能是降低輸送帶的運行阻力，保證輸送帶在規定范圍內運行[4]。在實際應用中，需定期對托輥進行檢修并更換。因此，需確保帶式輸送機托輥的設計滿足生產要求。

根據托輥的功能不同，可分為上托輥、下托輥、緩沖托輥和調心托輥。托輥的間距為帶式輸送機的關鍵參數。根據煤炭物料堆積密度為0.9 t/m3，帶寬為1 400 mm，經查表可得，對應托輥的間距為1.2 m。本文所選托輥的類型為槽形承，對應輸送帶帶寬為1400mm，選擇托輥為鑄鐵座，每個托輥的質量為47 kg。

3.3 帶式輸送機滾筒的選型

帶式輸送機輸送帶的許用張緊力計算公式如式（3）所示：

式中：Se為帶式輸送機輸送帶的許用張緊力；σd為帶式輸送機輸送帶的拉斷強度，由于鋼絲繩強度強度滿足ST4 500 N/mm的要求，取σd=4 500 N/m；B為帶式輸送機輸送帶的寬度，取B=1 400 mm；m為帶式輸送機輸送帶的安全系數，取m=11。經計算得帶式輸送機輸送帶的許用張力Se=572 727.2 N。

根據鋼絲繩的直徑換算得出傳動滾筒的直徑，根據傳統滾筒的直徑計算得出尾部改向滾筒和頭部改向滾筒的直徑[5]。由于篇幅有限，本文僅列出滾筒的計算結果，如表2所示。

表2 滾筒參數

4 帶式輸送機其他裝置的選型

帶式輸送機除了滾筒、托輥、輸送帶等關鍵部件外，為保證帶式輸送機的穩定運行還需完成對驅動裝置、制動裝置以及清掃裝置的選型。

4.1 帶式輸送機驅動裝置的選型

帶式輸送機驅動裝置主要由減速器、傳動滾筒、電動裝置以及聯軸器等組成。帶式輸送機驅動裝置可分為雙滾筒驅動裝置、單滾筒驅動裝置以及多滾筒驅動裝置。結合某煤礦主斜井的實際情況及帶式輸送機其他部件的選型結果，為帶式輸送機設計變頻調速電機+減速器+外循環風冷卻系統的驅動裝置。其中，變頻調速電機的型號為YB-5602-4。

驅動裝置的安裝位置將直接決定設備的運行阻力和能耗。為提高帶式輸送機零部件的使用壽命，便于后期的檢修，將驅動裝置安裝于松邊張力較大的位置。

4.2 帶式輸送機制動裝置的選型

帶式輸送機制動裝置為設備安全、穩定運行的基礎，制動裝置主要包括有逆止器和制動器。其中，逆止器的主要功能為避免輸送帶的倒退；制動器根據控制需求保證設備停機或禁止制動。本文所選帶式輸送機制動器的型號為SHI251，逆止器的型號為DSN530。

5 結論

以某礦的生產能力為設計依據，所設計帶式輸送機的參數如下：

1）帶式輸送機輸送帶的帶寬為1 400 mm；托輥為槽形承托輥，對應托輥的間距為1.2 m；帶式輸送機傳統滾筒的直徑為1 800 mm，尾部改向滾筒的直徑為1 440 mm，頭部改向滾筒的直徑為1 080 mm。

2）帶式輸送機驅動裝置變頻調速電機型號為YB-5602-4，制動器為SHI251，逆止器的型號為DSN530。