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长距离大倾角皮带输送机设计方案与应用研究

[发布日期:2018-05-07 14:29:08 浏览量:87 文章来源:http://www.zds66.com]

 我国煤炭工业领域设计和建设的矿井正向大型化方向发展,促使长距离大倾角皮带输送机越来越多。一般而言,大倾角是指上运倾角18°~28°和下运倾角 16°~25°的输送倾角。大倾角皮带输送机如果倾角超过18°,在输送过程中容易出现滚料和物料下滑问题,导致物料无法进行正常输送,从而造成机尾堆煤现象;如果倾角超过 25°物料下滑会对输送设备和巷道内的人员安全造成威胁。目前国内长距离带式输送机的设计大多采用深槽式带式输送机,承载托辊采用双排V形深槽托辊组,驱动方式为头部集中驱动。采用深槽型带式输送机可用普通输送带实现大倾角运输, 传动、清扫、制造均较方便;但是这种驱动方式易导致输送带强度高,而强度较高的输送带易在V形深 槽托辊组的侧托辊间拐角处产生纵向撕裂,成槽性 能差。针对该问题,本文通过工程实例进行分析,对长距离大倾角皮带输送机设计问题进行了探讨。 

拟设计的某矿主斜井大倾角皮带输送机的输送距离 L=1780 m,运量Q=650t/h,输送倾角β=25°,带宽 B=1 200 mm,带速 v=3.15 m/s。 

1 HHE节能轻型钢丝绳芯输送带的选用

 1.1基本参数

 基本参数如下

 物料线质量 qd/kg•m-1 57.32 

上分支运行阻力系数 ω′0.04 

下分支运行阻力系数 ω″0.025 

上托辊旋转线质量 qt′/kg•m 12.225 

下托辊旋转线质量 qt″/kg•m-1 5.32 

传动滚筒和胶带之间的摩擦系数 μ 0.35 

驱动滚筒的围包角 α/(°) 180 1.2 

关键点张力计算

 系统布置示意图如图1所示,长距离大倾角皮带输送机采用头部集中驱动方式,尾部重力绞车拉紧。利用传统的逐点张力法进行设计,首先依据垂度条件进行计算,然后校核各驱动滚筒的摩擦条件。设计时,预选传统ST型钢丝绳芯输送带ST6300和新型HHE钢丝绳芯输送带HHE4500两种类型输送带,计算结果如表1所示。

由表1可知,HHE4500 和ST6300都能够满足输送带强度要求。相比较而言,ST6300输送带带厚32 mm, 难以实现双排V形深槽型托辊组的结构布置,无法进行物料提升,所以ST6300输送带不满足设计要求。另一方面,预选HHE4500输送带,输送机轴功率降低约 11.5%,节能降耗效果明显。经比较,该矿大倾角皮带输送机选用HHE节能轻型钢丝绳芯 输送带。HHE节能轻型钢丝绳芯输送带是青岛某橡公司研发的新型钢丝绳芯输送带,具有接头强度高、成槽性好、带体重量轻、抗刺穿等诸多优点。表1头部集中驱动计算结果表图1头部集中驱动带式输送机布置示意图 注:图中 1~12 为该带式输送机系统的关键受力点,PH 拉紧力。 2 中间驱动布置方案的确定及比较分析 目前长距离大倾角带式输送机的常规布置方案有3种。

(1)头部集中驱动输送机布置方案巷道内布置1台输送机,采用头部集中驱动;布置示意图如图1所示,选用节能轻型钢丝绳芯输送带HHE4500,计算结果如表1 所示。

(2)前后搭接2条输送机布置方案巷道内前后搭接布置2台输送机,每条输送机采用头部集中驱动。在该方案中,输送距离L=1780 m,因此每台大倾角皮带输送机的输送距离应为总长度的 1/2,其他基本参数同 1.1。每台输送机的系统布置和方案 (1)完全相同,如图 1 所示,计算结果如表2所示。表2前后搭接每台输送机计算结果表 

(3)中间驱动输送机方案巷道内布置 1 台输送机,采用中间驱动技术。中间驱动技术是把驱动功率的一部分放在带式输送机的中间段,使驱动功率分散开来,降低输送带运行时的最大张力和输送带强度要求,进而降低带式输送机制造成本的一种技术。目前,应用最为成功的是滚筒卸载式中间驱动技术和直线摩擦式中间驱动技术,本文应用的是滚筒卸载式中间驱动技术。与头部集中驱动一样, 卸载滚筒式中间驱动方式其驱动滚筒相遇点的张力和分离点的张力满足欧拉公式。相遇点和分离点张力的差值即为中间驱动滚筒所能传递的牵引力。采用卸载滚筒式中间驱动技术,输送带张力增大到中间驱动装置作用点时,达到一极大值,随后开始下降,直至脱离中间驱动装置,输送带张力又开始线性增加至机头处。这样,机头处输送带张力的最大值与头部集中驱动相比会有较大的降低,从而降低输送带的强度要求。大倾角皮带输送机的驱动装置及供电配套设备放置于输送机机头部和中间驱动处。 

图 2 中间驱动带式输送机系统布置示意图

 中间驱动主斜井带式输送机系统布置示意图如图2所示,在大约1/2输送距离处,增加一中间驱动卸载滚筒,L1为中间驱动卸载滚筒与尾部改向滚筒间的距离。 经计算,L1=660~975 m,本设计取 L1=900 m。该方案的计算结果如表 3 所示。 

表 3 中间驱动输送机计算结果表 

(4)确定布置方案 综合对比上述3个方案, 从满足设计要求角度出发,方案(1)、方案(2)和方案(3)都能满足设计要求。采用方案(2)输送距离短,输送带强度低;但是系统复杂,带载停车时易造成转载点堵煤,输送机管理难度大;另一方面,硐室开拓及支护困难,需要庞大的搭接硐室,总投资较高。方案(1)和方案(3)只需要 1 台带式输送机,监测和管理较为方便,不存在中间 转载所带来的堵煤问题,输送带整体投资相对较少。若采用方案(1),头部集中四驱动,最大张力 884 603 N,输送带类型HHE4500,装机功率4×630 kW,驱动单元较为庞大。 若采用方案(3),最大张力 550 616 N,输送带类型HHE 3150,装机功率6×355 kW。 与方案(1)相比较,钢丝绳芯输送带降低3个规格,既可以降低输送带强度,又能降低大倾角带式输送机的制造成本。经综合比较,与矿方协议,采用方案(3)中间驱动输送机布置方案。 

3 结语

 该大倾角皮带输送机2014年投入运行,自运行以来,设备运行可靠,达到了设计要求。该设计通过采用新型钢丝绳芯输送带和中间驱动技术取得显著的经济效益。 (1)投资省与采用头部集中驱动方案相比,钢丝绳芯输送带规格降低3个档次, 按目前国内市场 钢丝绳芯输送带价格,可节省大量输送带投资成本。 

(2)运行成本低 与机头集中驱动方案相比,节 省功率 202 kW(轴功率的 10%),每天运行 16 h,工作时间 300 d/a,节电达 969 600 kW•h/a,节省电费约 97 万元/a。 

(3)输送机的部件成本低相比集中驱动,中间驱动主斜井大倾角皮带输送机的滚筒、托辊、机架、张紧车 等部件受力都降低很多,对型材、结构要求降低,易于加工制造,经统计,这些部件可节省约5%的输送机成本。


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