用于大傾角巷道的帶式輸送機(jī)改進(jìn)設(shè)計(jì)

張紅平

（霍州煤電鑫鉅煤機(jī)裝備制造有限公司計(jì)劃企管部，山西 霍州 031412）

1 工程概況

霍州煤電集團(tuán)龐龐塔煤礦主要可采煤層為山西組7、8兩層煤，其中7號(hào)煤層厚度2.79～6.52m，8號(hào)煤層煤厚1.13～4.96m，7、8號(hào)煤層間距10～20m，煤層中有1～2層夾矸，煤層傾角18°～32°，為急傾斜煤層，應(yīng)用普通帶式輸送機(jī)容易導(dǎo)致煤塊下滑、散落和堵塞等問題。本文以龐龐塔煤礦1705面某巷道為研究對(duì)象，進(jìn)行大傾角巷道的帶式輸送機(jī)改進(jìn)設(shè)計(jì)。

2 帶式輸送機(jī)的選型設(shè)計(jì)

2.1 基本情況

本帶式輸送機(jī)為井下大巷下山帶式輸送機(jī)，沿底板呈傾斜布置，機(jī)長(zhǎng)前段897.5m，提升高度為H=78.2m，帶式輸送機(jī)傾角24°。本帶式輸送機(jī)為原煤運(yùn)輸帶式輸送機(jī)，輸送能力Q=600t/h，原煤松散密度ρ=1000kg/m3，粒度a=300mm，每米膠帶機(jī)上物料重量qG=83.34kg/m。

2.2 初步設(shè)定參數(shù)

帶式輸送機(jī)帶寬B=1000mm，速度V=2.0m/s，承載分支托輥間距a0=1.2m，回程分支托輥間距aU=3.0m，每米上托輥轉(zhuǎn)動(dòng)部分重量qRO=10.18kg/m，每米下托輥轉(zhuǎn)動(dòng)部分重量qRU=3.48kg/m，運(yùn)動(dòng)阻力系數(shù)f=0.03，膠面滾筒磨擦系數(shù)μ=0.25。

托輥槽角λ=35°，上托輥直徑Φ=108mm，L=380mm，軸承為6305/C4。下托輥直徑Φ=108mm，L=1150mm，軸承為6305/C4。導(dǎo)料槽長(zhǎng)度4500mm，輸送帶為PVG1600/1型整芯阻燃輸送帶，強(qiáng)度1600S，每米膠帶自重qB=18.5kg/m。

帶式輸送機(jī)輸送能力計(jì)算：

Q=3.6×0.1227×2.0×0.95×1000=839.2t/h＞600t/h ，滿足要求。

輸送帶寬度確定：

B≥2α+200=800mm≤1000mm （最大粒度α=300mm），滿足要求。

2.3 張力計(jì)算

（1）按不打滑條件

F2（S1）min≥FUmax/（eμφ-1）=KAFU/（eμφ-1）

式中：

μ=0.3；

φ1=φ2=225°；

eμφ=2.67×2.67=7.13。

F2（S1）min≥25840.66（N）。

（2）按垂度條件

承載分支：

Fmin≥[a0（qB+qG）g]/[8（h/a）adm]=14985.76（N）。

回程分支：

Fmin≥（aUqBg）/[8（h/a）adm]=6805.69（N）。

（3）確定傳動(dòng)滾筒合張力

功率配比1:1

FU1=FU2=FU/2=105602.17/2=52801.08（N）

S14-1-S1=FU2=52801.08（N）

S14-1=FU2eμ2φ2/（eμ2φ2-1）=84418.50（N）

S1=S14-1-FU2=31617.42（N）

第一滾筒合張力：F1=S14-1+S14=231924.57（N）。

第二滾筒合張力：F2=S14-1+S1=116035.92（N）。

2.4 拉緊裝置

拉緊裝置計(jì)算：F0=S3+S2=63867.19（N），拉緊采用頭部下帶ZYL400型自控液壓拉緊裝置絞車張緊，最大牽引力為80kN。配電機(jī)JBY-5.5，功率為5.5kW。

輸送帶選擇：Fmax=147506.08（N），選用PVG型整芯阻燃帶，其安全系數(shù)應(yīng)為10～12。設(shè)計(jì)安全系數(shù)n1=Gx×B/Fmax=10.84，滿足要求（PVG1600/1）。

2.5 計(jì)算選型結(jié)果

（1）帶式輸送機(jī)：DTL100/60/2×160型帶式輸送機(jī)，B=1000mm，V=2.0m/s，L=897.5m，δ=24°，Q=600t/h。中部Φ800mm雙電機(jī)膠面滾筒驅(qū)動(dòng)，下帶絞車?yán)o；（2）輸送帶：采用PVG整芯阻燃橡膠帶，B=1000mm，強(qiáng)度1600S；（3）減速器：DCY450-31.5，2臺(tái)；（4）偶合器：YOXⅡZ560，2個(gè)；（5）制動(dòng)器：YWZ5-400/80，2個(gè)；（6）電動(dòng)機(jī)：YBS-160，N=160kW，2臺(tái)。（7）KHP-1型監(jiān)控綜合保護(hù)裝置，1套。

3 斷帶減速裝置的設(shè)計(jì)

針對(duì)巷道傾角為24°，對(duì)帶式輸送機(jī)設(shè)計(jì)了斷帶減速裝置，可以有效地緩解煤塊下滑散落和堵塞等問題。斷帶減速裝置的設(shè)計(jì)如圖1所示，該裝置主要包括張緊螺栓1、阻尼板連接座2、張緊座3、阻尼板4等部分。阻尼板位于皮帶下部，兩端用張緊座和張緊螺栓與H支架上的阻尼板連接座連接，采用張緊座和張緊螺栓調(diào)節(jié)阻尼板和皮帶間的間隙距離，保持間距≤20mm。阻尼的尺寸大小必須要保證能覆蓋到皮帶下表面，在兩組相鄰的托輥之間至少放置一塊阻尼板，同時(shí)該斷帶減速裝置可以根據(jù)帶式輸送機(jī)的傾角、負(fù)荷來調(diào)整阻尼板的數(shù)量。

在應(yīng)用過程中，當(dāng)帶式輸送機(jī)皮帶發(fā)生斷帶故障后，皮帶與貨物一起下落的過程中有利于阻尼板接觸并摩擦，可以有效地延緩皮帶的下落速度，降低故障導(dǎo)致的各種損失。

圖1 帶式輸送機(jī)斷帶減速裝置結(jié)構(gòu)示意圖

阻尼板的結(jié)構(gòu)為槽形結(jié)構(gòu)，四個(gè)角為圓弧角，采用3mm的板制作而成，不使用焊接的方法，因?yàn)楹缚p會(huì)刮到皮帶造成皮帶損壞。制作阻尼板壓制成型的胎具如圖2所示，此胎具分為上、下胎具。在制作上胎具是壓制阻尼板成形的槽，是由三塊板組合而成，帶角度的圓弧槽1直接氣割成形，帶角度的直邊2也直接氣割成形，三塊板組焊起來就形成阻尼板的形狀。上、下胎具在焊接時(shí)采用CO氣體保護(hù)焊（焊機(jī)型號(hào)YD500/CR2，焊接參數(shù)：焊絲ER50-6，直徑1.6mm，焊接電流200～400A，電弧電壓25～43V），根據(jù)帶寬計(jì)算出阻尼板內(nèi)側(cè)為290mm，展開寬度為360mm、長(zhǎng)度為870mm，將下好料的板（360×870×3）mm，放入兩胎具之間，用200t壓力機(jī)壓制成型。

圖2 上、下胎具示意圖

4 帶式輸送機(jī)封閉式結(jié)構(gòu)改造

對(duì)帶式輸送機(jī)進(jìn)行了封閉式結(jié)構(gòu)的改造，改造后封閉式結(jié)構(gòu)示意圖如圖3所示，主要包括皮帶、H形支架和托輥，兩側(cè)有擋煤板，擋煤板安裝在H形支架上，擋煤板上方安裝蓋板。

圖3 擋煤板結(jié)構(gòu)示意圖

4.1 擋煤板的制作方法

如圖3所示，下料擋板1、筋板2，將擋板氣割成形按圖示位置尺寸擺放并點(diǎn)焊固定，檢查校正位置尺寸，焊接方法為CO2氣體保護(hù)焊（焊機(jī)型號(hào)YD500/CR2，焊接參數(shù)：焊絲ER50-6，直徑1.6mm，焊接電流200～400A，電弧電壓25～43V），將上述點(diǎn)焊固定的各組件焊接牢固。焊縫為連續(xù)角焊縫，焊縫高度不得低于最小板厚，如圖尺寸畫線孔14-Φ18mm，并檢驗(yàn)各尺寸。

4.2 蓋板的制作方法

下料40mm×40mm×5mm角鋼、弧板、軸、板，用卷板機(jī)壓出弧板弧度后折兩頭平直部分。畫線鉆孔6-Φ14mm、8-Φ18mm，將加工好的角鋼以中心位置向兩邊反16°焊接在加工好的蓋板上，再將軸和板焊接在蓋板上。焊縫為連續(xù)角焊縫，焊縫高度為5mm，焊接方法為CO2氣體保護(hù)焊（焊機(jī)型號(hào)YD500/CR2，焊接參數(shù)：焊絲ER50-6，直徑1.6mm，焊接電流200～400A，電弧電壓25～43V）。

5 應(yīng)用效果分析

將改進(jìn)設(shè)計(jì)后的帶式輸送機(jī)應(yīng)用于龐龐塔煤礦1705工作面大巷下山的輸送中，當(dāng)前設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定，運(yùn)行過程中可以較好地解決大傾角面帶來的煤塊下滑、散落、堵塞等問題，降低了相應(yīng)的經(jīng)濟(jì)損失。