露天煤矿带式输送机结构布置及相关参数设计分析_顾潇.pdf

煤矿现代化2019 年第 6 期总第 153 期 0引言 带式输送机是当前运送装载散装货物应用最为 广泛的机械设备， 具有运力大、 效率高、 灵活移动、 综 合效益好等诸多优点。 露天煤矿应用带式输送机可大 大增加煤炭产量， 而且简化运输流程， 实现挖、 运、 装 流水线作业。随着开挖和装载设备的大型化， 对带式 输送机的要求也相应提高， 因此各种参数必须要合理 匹配实际应用场合。 1工程概况 云南省先锋露天煤矿为一座省属国有重点露天 矿， 位于昆明市寻甸县先锋镇境内， 煤矿开采境界东 西长 2.65km， 南北宽 1.95km， 面积 4.05km2； 先锋露天 煤矿所在松树地井田探明资源量 22252.7 万 t，扩建 工程开采境界内设计可采储量为 157.00Mt， 平均剥采 比 2.97m3/t。 该露天煤矿扩建工程采煤开拓运输系统为 采 场煤通过自卸汽车，由南帮的移动出入沟运至东帮 坑下栈桥，筛分后通过带式输送机运至地面生产系 统储煤仓。 2带式输送机的结构及布置方式分析 2.1带式输送机主要结构 1 ）输送带。 输送带承载运输褐煤， 并且它们之间 的摩擦力是运输完成的动力， 因此需要输送带具有满 足要求的强度、 粗糙度。目前输送带材质种类包含三 类 整体芯、 分层织物芯、 钢丝绳芯。由于煤矿对输送 带强度要求高， 因此多选择钢丝绳芯。受制于制造工 艺，目前每段输送带长度一般控制在 200m 以下， 每 段之间通过机械或硫化方法连接[1]。 2 ）托辊与驱动装置。 托辊支撑皮带平稳运行， 根 据托辊用途不同可划分为 承载托辊、 回程托辊、 缓冲 托辊、 调偏托辊四类。 驱动装置根据位置不同可分为 头部驱动、 头尾 驱动、 多点驱动三类 （见图 1 ） 。由于先锋煤矿输送距 离较长， 且承载重量较大， 因此采用多点驱动方式， 其 中主驱动安装在卸载端[2]。 露天煤矿带式输送机结构布置及相关参数设计分析 顾潇 （昆明煤炭设计研究院 ， 云南 昆明 650051 ） 摘要 带式输送机是露天煤矿外运煤炭的重要机械， 可有效提高采煤效率。 为保证输送机的运输能 力达到要求， 需要对相关参数进行设计。 本文以云南省先锋露天煤矿输煤生产系统的带式输送机设计 参数为分析基础， 通过介绍带式输送机的主要结构和布置原则， 分析对比各槽型皮带槽型的运量， 确 定本项目采用槽角 “半圆形槽” 输送机， 且托辊转速 n180～200r/min， 间距 1.2m。 设计参数满足实际使 用要求， 可为以后类似工程设计提供了必要技术参考。 关键词 带式输送机 ； 结构 ； 运输能力 ； 爬坡能力 ； 稳定性 中图分类号 TD528文献标识码 A文章编号 1009-0797 （2019 ） 06-0092-03 Structural layout and related parameter design analysis of belt conveyor in open pit coal mine GU Xiao （Kunming coal design and Research Institute , Kunming 650051 , China） Abstract belt conveyor is an important machinery for transporting coal outside the open pit coal mine, which can effectively improve the efficiency of coal mining. In order to ensure the transport capacity of the conveyor to meet the requirements, the relevant parameters need to be designed. Based on the analysis of the design parameters of belt conveyor in the coal conveying production system of Xianfeng Open-pit Coal Mine in Yunnan Province, this paper introduces the main structure and layout principles of belt conveyor, analyses and compares the volume of each groove belt groove, and determines that the project adopts the groove angle “semi-circular groove“ convey- or, and the idler speed n180-200 r/min. Distance from 1.2m. The design parameters meet the actual requirements, which provide a neces- sary technical reference for similar engineering design in the future. Key words belt conveyor ; structure ; transport capacity ; climbing capability ; stability 92 ChaoXing 煤矿现代化2019 年第 6 期总第 153 期 a- 头部驱动； b- 头尾驱动； c- 多点驱动 图 1带式输送机驱动位置 3 ） 拉紧装置。拉紧装置是保证皮带具有一定张 力， 可保证皮带和滚动之间产生较大摩擦力。为了使 拉紧力利用率最高， 拉紧装置一般设计在驱动滚筒松 边位置， 可分为固定式和自动式， 本项目设计采用自 动式。 2.2带式输送机布置原则 由于适用场合存在不同， 带式输送机布置方式也 需要灵活调整， 其主要应遵循以下几个原则 1 ）当带式输送机经过较大的凸、 凹地段时， 会容 易出现跑偏、 脱带事故， 此时要求输送机尽可能呈直 线布置[3]； 2 ） 若输送机采用双滚筒驱动，应避免输送机呈 “S” 型布置， 否则会降低皮带寿命及摩擦力效率； 3 ）若采用多点驱动方式， 应根据 “等驱动功率单 元法” 进行分配， 滚筒上的围包角也应遵循 “圆周力分 配要求” ， 最有布置方案可根据现场试验确定。 3带式输送机重要参数设计分析 3.1先锋露天煤矿带式输送机主要技术参数 3.1.2带式输送机主要技术参数 1 ） 生产能力为 1360t/h。 2 ） 褐煤松散容重取 0.75t/m3。 3 ） 带式输送机计算按国际标准 ISO5048 执行。 4 ） 褐煤动堆积角取 20。 5 ） 带式输送机槽角取 35。 表 1先锋露天煤矿带式输送机主要技术参数表 3.2输送机运送能力计算 带式输送机的运送能力 Q 可按照式 （1 ） 计算[4]， 根据公式可知除了 A 以外， 其他几个参数是固定的， 而影响 A 的因素包括 皮带槽形、 托辊倾角、 皮带宽 度等。 QA v ρ η （1 ） 式中 A 为皮带承载物料的横断面面积， m2； v为 皮带速度， m/s； ρ 为物料密度， kg/m3； η 为倾斜输送机 折减系数 （见表 1 ） 。 表 1倾斜角度和折减系数参考值 皮带槽形分析。根据先锋煤矿的实际应用场景， 在此主要针对以下三种类型皮带槽形的物料横断面 面积进行计算[5]。 1 ）双托辊 “V 型槽” 。双托辊 “V 型槽” 结构示意 图见下图 2，物料横断面 A 由 A1、 A2两部分构成， 计 算公式见 （2 ） 。 根据日常经验， β 取值在 15- 30， λ 取 值 20- 40。 AA1A2b 2 4 sin2β 2 cos2β tan （） λ（2 ） 式中 b 为皮带有效长度， m； Β 为托辊倾斜 角， ； Λ 为物料安息角， 。 图 2双托辊 “V 型槽” 2 ）三托辊 “梯形槽” 。三托辊 “梯形槽” 其本质是 “V 形槽” 的改进， 结构图见图 3。改变了托辊长度和 节数， 但大大增加了皮带的耐久度， 而且输送能力显 著提高。物料横断面 A由 A1、 A2两部分构成， 计算公 式见 （3 ） [6]。 AA1A2 b12 4 tanλtanβ- a12 4 tanβ（3 ） 式中 b1为皮带有效长度， m； a1为倾斜托辊长 度， m。 图 3三托辊 “梯形槽” 3 ）深槽角 “半圆形槽” 。深槽角 “半圆形槽” 是结 序 号 名称形式 带宽 mm 运输 能力 t/h 带速 m/s 倾斜机 长 m 提升高 度 m 带强 N/mm 电机 功率 kW 1M102移置式140013602.592.1503.863090 2M101固定式140013602.5 初期 安装 253.692 最终 安装 925.528 初期 安装 54.999 最终 安装 217.545 2500 初期 安装 450 最终 安装 3 450 3M201固定式140013602.5155.17137.130630250 4M206固定式140013602.5133.56822.923630200 5M211固定式140013602.5146.74630.702630250 6M212固定式140013602.5171.24630.702630250 倾斜角度 θ2468101214 折减系数 η10.990.980.970.950.930.91 93 ChaoXing 煤矿现代化2019 年第 6 期总第 153 期 合了 “梯形槽” 和 “V形槽” 的优点， 具有更大的运输能 力， 而且有效减少了物料的外溢， 对陡坡、 曲线等具 有更好的适应性。 虽然单位长度成本较高， 但是维护 费用低， 且拆卸容易。其物料横断面面积 A 计算见 公式 （4 ） 。 AA1A2r2β 2r2 tanβ r sinβ （） 2 tanλ（4 ） 式中 r 为半圆的半径， m。 图 4深槽角 “半圆形槽” 通过对比分析， 能使物料横断面达到最大值的为 三托辊 “梯形槽” ， 但是会使大部分物料载荷集中在底 部托辊上， 而且对较差地段适应性较差， 物料有外溢 问题。 经过综合分析 深槽角 “半圆形槽” 在运量、 皮带 寿命、 整体稳定性上均具有较大优势， 因此先锋煤矿 设计采用该带式输送机。 3.3带式输送机爬坡能力计算分析 带式输送机爬坡能力对于输送机布置有着决定 性影响， 进而影响整体运煤效率和成本。要求尽可能 适应较大爬坡， 而且物料不发生滑移和外溢问题。影 响爬坡的参数包括 摩擦系数、 皮带速度、 托辊间距 等， 主要可以通过减小托辊间距来人为增加带式输送 机爬坡能力。 1 ）托辊转速计算。 理论上托辊转速越快， 输送机 的效率越高， 但会造成物料与皮带之间的静摩擦力越 容易转化为动摩擦力， 导致物料滑移， 大大降低运输 效率。相关研究表明托辊的转速应小于 600r/min。而 在此可以通过经验公式 （5 ） 来确定托辊转速 n 与其他 参数之间的关系。最终确定本项目 托 辊 转 速 n180- 200r/min。 n60v/πd（5 ） 式中 v 为带式输送机速度， m/min； D 为托辊直 径， m。 2 ）托辊间距计算。 托辊间距若过大， 则会导致两 托辊间皮带垂度过大， 物料外溢概率增大， 若间距过 小， 会导致制造和运行成本增加。 因此在设计时， 主要 考虑输送带的垂直下降距离 y满足要求， 计算公式见 （6 ） 。经计算， 本项目设计托辊间距为 1.2m。 yS 2 （WbWm） 8T （6 ） 式中 S 为托辊间距， m； Wb为单位长度输送带重 量， kg/m； Wm为单位长度物料重量， kg/m； T 为输送带 张力， N。 4结语 综上所述， 通过计算分析深槽角 “半圆形槽” 带 式输送机， 其优点在于对陡坡、 曲线等地形要求的带 式输送机的设计中具有更好的适应性。虽然单位长 度成本较高， 但是维护费用低， 且拆卸容易， 运量完 全满足工况的要求， 不易发生煤炭外溢等问题， 使整 个生产系统运行稳定， 设备日常维护费用较少， 相信 在以后的矿山带式输送机的整机设计中和已有生产 工艺系统的升级改造中会取得很好的实际运用及经 济效益。 参考文献 [1] 马永海. 胜利东二号露天煤矿露井联采方案研究 [D]. 辽 宁工程技术大学, 2013. 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