王艷輝

（山西約翰芬雷華能設(shè)計(jì)工程有限公司，山西 太原030000）

0 前言

隨著煤礦生產(chǎn)系統(tǒng)的不斷大型化，對上料系統(tǒng)的生產(chǎn)率要求越來越高。 為確保煤礦的正常生產(chǎn)就必須確保上料設(shè)備的生產(chǎn)率。 近年來國內(nèi)外新建的大型煤礦生產(chǎn)系統(tǒng)幾乎都采用帶式輸送機(jī)上料，而上料主皮帶是煤礦生產(chǎn)系統(tǒng)的正常運(yùn)行的主要設(shè)備之一， 其運(yùn)行正常與否，直接影響生產(chǎn)率。因此，在煤礦生產(chǎn)系統(tǒng)的主皮帶設(shè)計(jì)中必須考慮輸送機(jī)運(yùn)行可靠，控制操作方便，并有必要的安全措施、備用、檢修手段。

1 皮帶設(shè)計(jì)

該煤礦的礦井規(guī)模為3.00Mt/a，工作制度為年工作日330d，三班作業(yè)。 其中二班工作，一班檢修。

1.1 選型設(shè)計(jì)

該礦主皮帶技術(shù)特性規(guī)格的原始參數(shù)為： 物料毛煤； 運(yùn)輸能力Q=1200 t/h；毛煤粒度0-300mm；堆積密度ρ=900kg/m3；靜堆積角α=45°；前期水平機(jī)長L=2200m，提升高度H 前=70.17m；后期水平機(jī)長L=3100 米，提升高度H 前=50m。

初步設(shè)計(jì)參數(shù)為：帶寬B=1200mm；帶速V=3.15m/s；輸送能力Q=1200t/h；輸送帶阻燃型鋼絲繩芯帶，帶強(qiáng)ST=2500N/mm；運(yùn)行堆積角α=20°；上托輥間距a0=1200mm；下托輥間距au=3000mm；前傾托輥，托輥槽角λ=35°；托輥?zhàn)枇ο禂?shù)μ=0.030。

1.1.1 輸送能力核算

QMAX=3.6Svkp

=3.6×0.1650×3.15×0.85×900

=1431t/h

經(jīng)核算Qmax=1431>1200（t/h）

1.1.2 根據(jù)原煤粒度校核輸送機(jī)帶寬

B≥2a+200

=（2×300+200）mm

=800mm<1200mm

1.1.3 圓周驅(qū)動力

前期：

后期：

1.1.4 軸功率

前期：

PA＝Fuv＝761kW

后期：

PA＝Fuv＝957kW

1.1.5 傳動功率計(jì)算

前期

根據(jù)以上功率計(jì)算前期后期單獨(dú)配置的情況下，合理功率配比見表1 所示。

表1 功率配比表

后期

電動機(jī)配比按照總長度L=3100 米進(jìn)行配置3×500kW, 前期運(yùn)輸時(shí)造成了資源的浪費(fèi)。按照2×500kW 配置，在運(yùn)輸環(huán)境比較惡劣的條件下功率不足，耽誤生產(chǎn)。 因此綜合考慮，前期配備電動機(jī)2×560kW，驅(qū)動配比為1:1； 后期帶式輸送機(jī)延伸后， 增加一臺驅(qū)動電動機(jī)560kW，功率配比為2:1。

前期巷道布置及凸凹弧半徑均按照L=3100 米時(shí)張緊力計(jì)算的半徑進(jìn)行帶式輸送機(jī)的鋪設(shè)，以滿足后期帶式輸送機(jī)的運(yùn)行；帶式輸送機(jī)所有改向滾筒、驅(qū)動滾筒、制動器、逆止器、電氣、機(jī)頭硐室、設(shè)備基礎(chǔ)等主要設(shè)備均按照3×560kW 進(jìn)行配置，

1.1.6 靜安全系數(shù)n1

表2 帶強(qiáng)表

不同的運(yùn)輸距離，選取的帶強(qiáng)參數(shù)不同，見表2 所示.根據(jù)相關(guān)規(guī)定，鋼絲繩芯帶安全系數(shù)n1>7,綜合考慮，帶強(qiáng)選用ST=2500N/mm 的阻燃型鋼絲繩芯帶。

1.1.7 凹凸弧半徑計(jì)算

凸弧計(jì)算：

R1≥(100∽167)B.sinλ

≥68.83∽114.94（m）

因輸送機(jī)運(yùn)輸環(huán)境條件差，整體路線起伏點(diǎn)較多等因素，凸弧半徑取較大值,對數(shù)值進(jìn)行修整，最終確定半徑R1=120m。

凹弧半徑計(jì)算：

按照L=3100m 長度是計(jì)算拉力值確定凹弧半徑， 頭部第一個(gè)凹弧半徑R2，

R2≥（1.3∽1.5)FX/(qB×g)

≥750∽865(m)

qB=44.16kg/m

FX=250kN

凹弧半徑取值并對數(shù)值進(jìn)行修整，最終確定R2=800m。

頭部第二個(gè)凹弧半徑R3

R3≥（1.3∽1.5)FX/(qB×g)

≥690∽796(m)

FX=230kN

凹弧半徑取較大值并對數(shù)值進(jìn)行修整，考慮到帶式輸送機(jī)整體配件等相關(guān)事情，最終確定R3=800m。

1.1.8 逆制力矩

水平輸送距離L=2200m，提升高度H=70m，整體計(jì)算，運(yùn)輸帶提升阻力F1=135K 大于料提升阻力F2=73kN。 輸送帶不會發(fā)生逆轉(zhuǎn)；根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》第三百七十三條規(guī)定：傾斜井巷中使用的帶式輸送機(jī)，上運(yùn)時(shí)，必須同時(shí)設(shè)置裝防逆轉(zhuǎn)裝置和制動裝置；綜合考慮，以安全為主的情況下考慮最不利的情況下逆制力矩， 經(jīng)計(jì)算為Mn=2×45=90kN.m。

通過設(shè)計(jì)計(jì)算，最終根據(jù)主皮帶的初始參數(shù)，得到了該礦帶式輸送機(jī)設(shè)備選型參數(shù)，見表3 所示。

表3 技術(shù)特性規(guī)格及主要用電設(shè)備表

2 結(jié)論

通過對某煤礦主皮帶的性能、初始參數(shù)以及安全性能等參數(shù)的具體分析， 根據(jù)設(shè)計(jì)手冊中的設(shè)計(jì)公式計(jì)算并校核了皮帶的輸送能力、帶寬、圓周驅(qū)動力等參數(shù)，最終確定了該礦所用皮帶的技術(shù)規(guī)格參數(shù)。通過現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)，該皮帶運(yùn)行情況良好，并且結(jié)構(gòu)簡單，加工、制造、安裝方便。 這為以后的皮帶設(shè)計(jì)提供了一種可行性思路。

［1］北京起重運(yùn)輸機(jī)械研究所.帶式輸送機(jī)設(shè)計(jì)手冊[M].北京:冶金工業(yè)出版社,2003.

［2］洪曉華.礦井運(yùn)輸提升[M].徐州:中國礦業(yè)大學(xué)出版社,2005.

［3］馬愛花,蘭峰.帶式輸送機(jī)托輥的選用與使用中應(yīng)注意的問題[J].煤礦機(jī)械,2008,29(12):166-167.

［4］白霄,魏講鵬.變頻調(diào)速驅(qū)動技術(shù)在錦界礦主運(yùn)輸系統(tǒng)的應(yīng)用[J].煤炭科學(xué)技術(shù),2008,36(1):98-100.

［5］劉燁.某鋼鐵廠1166m3高爐主皮帶設(shè)計(jì)[J].金屬世界,2009(5):3-5.