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大倾角皮带输送机的选型与技术难点

带式输送机具有运输能力大、效率高、工作可靠、操作简单、便于实现自动化控制等优势,在煤矿运输中起着举足轻重的作用.我国煤矿斜井提升用带式输送机起始于上一世纪60年代,井筒倾角一般小于18°,受胶带和元部件质量的限制,运距和运能都很小.随着输送机技术的发展,80年代我国自行生产出钢丝绳芯胶带,使得带式输送机在煤矿主斜井得到了广泛的应用.目前我国煤矿85%的主斜井运输都是使用带式输送机,但随着煤矿开采深度及其他条件的不断变化,大倾角带式输送机在煤矿井下运输中逐渐占据了主导地位.大倾角带式输送机(倾斜角大于18°)在设计方面有一定的特点和技术难度,因此在设计过程应从以下几方面考虑.

    1.带式输送机主要参数的选取：

    大倾角皮带输送机在设计和计算时,应首先认真考虑主要参数的选取,因为它关系到系统功能的可靠实现和输送设备安全生产.

    (1)带速.带速不仅影响输送机的输送能力、驱动功率等性能指标,也影响托辊、输送带等部件的选用.对于大倾角带式输送机来讲,带速的大小还影响物料输送的稳定性.在落料段,由于物料与输送带存在着相对速度差,较高的带速所提供的摩擦力极有可能不能克服物料自身的惯性力而使得物料无法保持与输送带的同步运行,从而造成物料的无法输送.因此,带式输送机不宜选取较高的带速.

    (2)模拟摩擦因数.输送机的模拟摩擦因数直接影响到驱动功率、胶带强度、逆止力矩等主要参数的确定.与普通带式输送机相比,由于采用了深槽托辊组和其他装置,在计算额定工况时,模拟摩擦因数应该考虑取较大数值.在计算逆止工况时,模拟摩擦因数关系到系统的安个性,应该取较小数值.

    (3)输送带的安全系数.大倾角带式输送机发生断带事故,其危害性远比水平输送机大得多.因此,输送带的安全系数应该取较大数值.但是安全系数也不宜取值过大,因为取较大的安全系数,就意味着要选取较高规格(强度)的输送带.输送带的强度越大,必然厚度越大,其横向刚度也就越大,成槽性也就越差,超过限度时,就不能保证输送带对物料实施有效的夹持.因此,当输送带因带强太大而不能按设计要求成槽时,就必须考虑采取其他措施,既要能满足输送带强度要求,又能满足成槽性要求.

    (4)输送带的下垂度.输送带的下垂度越大,输送带在趋入托辊组时的角度也就越大,物料也就越不稳定.因此,设计计算时下垂度应该选取较小值.当然,也不能取得过小,否则会使输送带强度觑榴增大而影响成槽性.

    2.带式输送机主要技术的应用：

    (1)防止物料滚滑煤的动安息角一般不超过25°,随着含水量的变化和工况条件的不同,其运动稳定性也将发生较大变化.大倾角带式输送机在设计时首先要考虑采取有效的措施,保证物料在运输过程中不向下滚滑.

    采用花纹输送带与普通输送带不同的是,井下用花纹输送带的表而设计有特殊的沟槽,增大了对物料下滑的摩擦阻力,因此在一定的倾角范围内可以有效地阻止物料的向下滑动.也正是由于采用了这项技术,使得带式输送机向上运输的倾角提高到28°以上.应注意的是:花纹输送带如采用常规清扫器,清扫效果则较差,设计时,必须考虑设置与之相适应的清扫器,以提高清扫效果;花纹输送带不适用于寒冷地区煤炭含水量较大的矿井;当采用花纹输送带不能保证物料的正常输送时,应考虑采取其他措施.

    采用深槽上托辊组普通的上托辊组槽型角为30°--35°,而大倾角带式输送机必须采用增大槽型角的深槽托辊组.其作用就是通过增大托辊组的槽型角增大胶带对物料的夹持力,从而增大物料的内摩擦,达到阻止物料沿输送带下滑的目的.目前常用的深槽托辊组形式有:四辊深槽托辊组、五辊深槽托辊组等.按照经验一般取侧托辊的角度≥50°.当槽型角不能满足输送带成槽时,应考虑采取其他措施.

    选用合理的上托辊组间距为保证物料通过上托辊组时的稳定性,应尽量减小输送带的下垂度.因此,上托辊组的问距不宜取得过大.设置挡料装置块状物料在运行时特别容易失稳而向下滚动造成伤人事故.因此,在设计时考虑沿输送机全长设置能单方向通过物料的挡料装置,以阻止物料的向下滚动.

    (2)采用软启动装置.在大倾角输送机上设置软启动装置,除了达到改善启动性能、降低启动电流、减小对系统的冲击、降低输送带规格的目的之外,另外一个重要的目的就是避免带式输送机带载启动时因加速度过大而使物料失稳下滑或停滞.在众多软启动技术,由于可控软启动的软启动效果显著优于不可控软启动,因此,在大倾角带式输送机设计时应优先考虑选用前者.目前,最常用的一可控软启动装置有调速型液力祸合器、液粘型摩擦片式祸合器、 CST、变频软启动器等.

    (3)皮带机的逆止与制动.大倾角带式输送机重载停车时系统出现逆转趋势是必然的,因此应设置安全可靠的逆止装置.大倾角皮带机根据现场具体条件及要求,一般大都采用低速逆止和高速制动、低速逆止和低速制动、高速逆止和低速制动等几种不同的配置方式.采用单滚筒驭动或逆转力较小时,可以选用减速器附带逆止器的形式;采用多滚筒驱动或逆转力较大时,应该首先选用在低速轴上设置逆止器的形式.在高速轴或低速轴上还要加设制动器,作为防止逆转的双保险.采用多个逆止装置时,无论选用什么样的逆止方式,都必须使侮个逆止装置能够承担整机的逆止力矩.

    (4)拉紧装置的选择拉紧装置是保证带式输送机正常运转必不可少的重要部件,选用自动式拉紧装置,对延长输送带寿命十分有利.驱动布置形式大倾角带式输送机驱动装置形式的选择,同样决定于输送机的运距、运量、线路形状、输送带强度及其安全系数的选择,最经济的方法是充分利用带强.从减少最人拉力来看,以头部双滚筒驱动和中部单滚筒驱动为最佳,能减少拉力,而对于长距离一可减少拉力18%.中长带式输送机则应采用头部双滚筒尾部单滚筒驱动方式,最大拉力能降低约30%.

    随着科学技术的不断发展,大倾角皮带输送机将具有更广阔的市场前景,但在实际应用中还需要不断加以创新,逐步改进.