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            主斜井帶式輸送機(jī)拉緊裝置的選型分析

               

                      摘  要:帶式輸送機(jī)的拉緊力對(duì)啟動(dòng)和運(yùn)行工況影響較大,甚至決定了膠帶的使用壽命。文章以中興煤礦主斜井拉緊裝置選型為例,在帶式輸送機(jī)牽引力計(jì)算的基礎(chǔ)上,討論了3種拉緊裝置的適用性及經(jīng)濟(jì)性,為合理確定拉緊裝置提供了理論參考。
              關(guān)鍵詞:拉緊裝置;拉緊力;適用性;輸送帶
              
              1 拉緊裝置概述
              常見(jiàn)的拉緊裝置有重力拉緊裝置、固定絞車?yán)o裝置、自動(dòng)拉緊裝置和螺旋拉緊裝置等。
              1.1重錘拉緊裝置
              重錘拉緊裝置是結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單,應(yīng)用最廣泛的一種拉緊裝置。它是利用重錘來(lái)自動(dòng)拉緊。由于靠自重拉緊,所以它能保證拉緊力在各種工況下保持恒定不變,能自動(dòng)補(bǔ)償膠帶的伸長(zhǎng)。重錘拉緊裝置的特點(diǎn)是拉緊力不變,拉緊位移可變,它適用于固定式長(zhǎng)距離運(yùn)輸機(jī),優(yōu)點(diǎn)是安全可靠性高;缺點(diǎn)是拉緊力不能調(diào)節(jié),空間要求大,在空間受限制的地方,無(wú)法使用。
              1.2固定絞車?yán)o裝置
              固定絞車?yán)o裝置是利用小型絞車來(lái)拉緊,絞車一般用蝸輪蝸桿減速器帶動(dòng)卷筒來(lái)纏繞鋼絲繩,從而拉緊膠帶。這種拉緊裝置的優(yōu)點(diǎn)是體積小、拉力大,所以被廣泛應(yīng)用于井下帶式輸送機(jī)中。缺點(diǎn)是它調(diào)定后只能產(chǎn)生固定的拉緊力,當(dāng)絞車和控制系統(tǒng)出現(xiàn)問(wèn)題時(shí),不能產(chǎn)生恒定的拉緊力或拉緊力失效,安全可靠性相對(duì)降低。
              1.3液壓自動(dòng)拉緊裝置
              該拉緊裝置由液壓缸及液壓伺服系統(tǒng)等組成,采用大拉力張緊裝置張緊輸送帶,同時(shí)配備張力傳感器測(cè)定輸送帶的張力,當(dāng)輸送帶張力發(fā)生變化,超過(guò)輸送機(jī)正常運(yùn)行的范圍時(shí),自動(dòng)張緊裝置能迅速調(diào)整輸送帶張力,從而保證輸送機(jī)正常運(yùn)行。
              2 中興煤礦主斜井輸送機(jī)正常運(yùn)行時(shí)拉緊力計(jì)算
              輸送物料原煤ρ=1.0 t/m3,輸送距離L=1 342 m,提升高度H=367 m,輸送能力Q=1 000 t/h,角度16°。
              膠帶輸送機(jī)參數(shù)預(yù)選:帶寬B=1 200 mm,帶速v=3.15 m/s,承載托輥組為Φ133 mm槽形托輥,回程托輥組為Φ133 mmV型托輥,鋼繩芯膠帶ST4500。
              根據(jù)帶式輸送機(jī)的實(shí)際工作條件及國(guó)內(nèi)設(shè)備生產(chǎn)廠家的加工水平,同時(shí)考慮到現(xiàn)場(chǎng)的管理水平等因素后,確定采用并計(jì)算出如下參數(shù):
              托輥運(yùn)行阻力系數(shù):f=0.03
              傳動(dòng)滾筒摩擦系數(shù):μ=0.35
              每米物料重量:qG=88.19 kg/m
              膠帶強(qiáng)度:st=4 500 N/mm
              每米膠帶重量:qB=54.12 kg/m
              上托輥每米長(zhǎng)轉(zhuǎn)動(dòng)部分重量:qRO=18.45 kg/m
              下托輥每米長(zhǎng)轉(zhuǎn)動(dòng)部分重量:qRU=6.91 kg/m
              主要阻力:
              FH=fgL[(2qB+qG)cosδ+(qRO +qRU)]= 84 595 N
              附加阻力:FN=FbA+Ff+F1+Ft=2 596 N
              主要特種阻力:Fs1=Fε+Fgl=4 036 N
              附加特種阻力:Fs2=Fr+Fa=1 764 N
              傾斜阻力:Fst=qGgH=332 918 N
              傳動(dòng)滾筒所需圓周驅(qū)動(dòng)力:
              Fu =FH+FN+FS1+FS2+FSt=425 909 N
              帶式輸送機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)傳動(dòng)滾筒所需運(yùn)行軸功率:
              PA=Fu×V/1000=1 342 kW
              帶式輸送機(jī)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)功率:
              PM=PA/η=1 714 kW
              式中:η為驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)正功率運(yùn)行時(shí)的傳動(dòng)效率(含電壓降),η=0.78。帶式輸送機(jī)采用雙滾筒三電機(jī)傳動(dòng),功率配比2∶1。確定第一傳動(dòng)滾筒的圍包角α1=180°,第二傳動(dòng)滾筒圍包角α2=200°。設(shè)Fu1、Fu2 分別為第一和第二傳動(dòng)滾筒圓周力,F(xiàn)1 、F1-2和 F2min 分別為第一和第二傳動(dòng)滾筒處的輸送帶趨入點(diǎn)和奔離點(diǎn)的張力,F(xiàn)umax為起動(dòng)狀態(tài)傳動(dòng)滾筒圓周力。其中 Fumax=FU×KA、KA為啟動(dòng)系數(shù) ,取值KA=1.25。
              第一傳動(dòng)單元滾筒上圓周力 Fu1= Fumax/3
              第二傳動(dòng)單元滾筒上圓周力 Fu2= 2Fumax/3
              設(shè)第二傳動(dòng)滾筒eμα2值用足時(shí),則:
              F2min=Fu2/3(eμα2-1)=74 128N,為保證重載段膠帶垂度要求,取F2min=200 145N
              F1-2=F2min+Fu2=342 114 N
              F1=Fu+F2min=626 054 N
              尾部改向滾筒合力Fs=42 270 N
              很明顯,由于頭部張力較大,在頭部使用液壓拉緊裝置不理想;而尾部拉緊力較小,在尾部使用重錘車?yán)o裝置較為合理。而且液壓張力過(guò)大,輸送機(jī)起動(dòng)導(dǎo)致輸送帶損壞嚴(yán)重,而輸送帶幾乎占了整部輸送機(jī)成本的1/2。通過(guò)實(shí)踐證明,重錘車?yán)o可以有效地降低輸送帶的磨損情況,延長(zhǎng)輸送帶的使用壽命,降低輸送機(jī)的成本。
              3 主斜井運(yùn)輸拉緊裝置的選型分析
              在對(duì)帶式輸送機(jī)的工藝布置中,確定合理的拉緊裝置,是保證輸送機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)、起動(dòng)和制動(dòng)時(shí)安全可靠、經(jīng)濟(jì)合理的必要前提。而各種拉緊裝置的適用性是工程技術(shù)人員關(guān)心的重要問(wèn)題之一。有關(guān)文獻(xiàn)中根據(jù)帶式輸送機(jī)剛體動(dòng)力學(xué)原理,對(duì)3種拉緊裝置的特性進(jìn)行分析,結(jié)合多年實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)可得出如下結(jié)論:
              主斜井向上運(yùn)輸情況下,隨著角度的增大,固定絞車?yán)o裝置膠帶最大張力與自動(dòng)式膠帶最大張力及重錘式膠帶最大張力的差值越來(lái)越小,當(dāng)傾角大到一定程度時(shí),采用固定式拉緊裝置和重錘拉緊裝置的效果都差不多。固定絞車?yán)o裝置膠帶最大張力與重錘式膠帶最大張力相比,前者受傾角影響較大,后者受運(yùn)距的影響較大?傊,在提升傾角較大時(shí),推薦采用重錘拉緊裝置或者液壓拉緊裝置。
              從經(jīng)濟(jì)方面看,在運(yùn)距或傾角較大的情況下,采用固定拉緊裝置使膠帶強(qiáng)度乃至整個(gè)設(shè)備升級(jí),如按膠帶升高一級(jí),其價(jià)格上升100元/m(以鋼繩芯膠帶為例)計(jì)算,則2 800 m長(zhǎng)的膠帶(以中興為例)會(huì)因拉緊裝置選擇不當(dāng),造成僅膠帶的一次性投資就多增加100元/m×2 800×2=56萬(wàn)元。故建議,在運(yùn)距較長(zhǎng)的情況下,應(yīng)采用自動(dòng)式拉緊裝置;在傾角較大或運(yùn)距相對(duì)較短的情況下,例如小于1 000 m,可采用重錘式拉緊裝置。
              4 結(jié)論
              帶式輸送機(jī)所需的拉緊力,在起動(dòng)、穩(wěn)定運(yùn)行和制動(dòng)過(guò)程中是不同的。因此,計(jì)算拉緊力時(shí),應(yīng)按各種工況下輸送帶在驅(qū)動(dòng)滾筒上都不打滑的條件計(jì)算,理想的拉緊裝置應(yīng)在考慮自身適用性及經(jīng)濟(jì)性的基礎(chǔ)上,能根據(jù)輸送機(jī)在不同工況下的要求自動(dòng)調(diào)整拉緊力,這樣,既可滿足輸送帶在垂度和摩擦牽引力方面的要求,又可保證輸送帶不承受過(guò)大的張力。



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