大倾角下运带式输送机的研究设计

【摘 要】本文就大倾角下运带式输送机设计提出自己的观点，从深槽托辊的应用、盘式制动器的应用以及物料防滑装置的设计等方面展开分析，深入浅出的介绍了大倾角下运带式输送机设计内容，最后并提供设计实例进行补充说明。

【关键词】大倾角；深槽托辊；盘式制动器；物料防滑装置

引言

带式输送机是煤矿最理想的高效连续运输设备，具有运行可靠，易于实现自动化、集中控制等优点，下运带式输送机作为其中主要类型之一，由于运行工况复杂，工作中电动机正、负功率交织运行，对设计、安装、使用均具有较高的要求，特别是大倾角下运（下运坡度大于18度且使用光面胶带）带式输送机，设计难度更大，很容易出现电机失控、物料下滑等不良问题。本文就大倾角下运带式输送机的设计给出自己的一些想法，并提供设计实例，与同行借鉴和讨论。

一、物料在运行中的稳定性

1、深槽托辊的应用

输送机在向下运输时，物料也有向下滚动的运动趋势，输送机的倾角越大，物料的稳定性越差，运行过程中越容易引起物料向下滚动或下滑。因此要提高输送机下运倾角，保证物料运输过程中的稳定性，首先增加物料与胶带的导来摩擦力，只有导来摩擦力大于下滑力时，物料才能在输送带的带动下稳定运行。因此大倾角下运输送机的设计首先考虑采用使用 “双排V型深槽托辊组”。

深槽托辊组两侧托辊成60°角布置，两中托辊成25°布置，其主要特点是：a、采用4个标准托辊组成深槽托辊组，便于制造和维修；b、中间2个托辊呈V型布置，增加了侧压力，在装载量少时，导来摩擦系数力仍很大，物料不易下滑；c、加大了两侧托辊的槽型角，减小了深槽托辊装置中输送带的弯曲半径，增大了托辊装置的导来摩擦系数；d、4个托辊按双排中心对称布置，有利于输送带对中运行，不易跑偏，托辊两端尖角不与输送带接触，可提高输送带的使用寿命。

由于深槽托辊装置中间两托辊呈V型，两侧托辊的槽角较大，使得导来摩擦系数大大提高，也使物料的最大许用倾角相应提高， 因此，在胶带弯曲应力和刚度的许可范围内，尽可能减小深槽托辊底部胶带的弯曲半径，最大限度地增大导来摩擦系数，从而增大输送机的提升角度。

2、物料防滚滑装置的应用

当输送机坡度很大时，物料的稳定性很差，即使采用前面介绍的深槽托辊组也避免不了运行中物料下滑的问题，为此我们设计了适用用与大倾角下运胶带机的专用物料防滑滑装置。

若物料含块煤较多且下运坡度大时，可采取另外两种措施进行改善，1、在胶带上面增设压带装置，压带装置由杠杆和压带轮组成，两组压带轮成八字形布置，浮动的压在上层胶带上，始终让上胶带紧贴物料面。2、可在上层胶带下胶面隔一段距离粘接上胶带块，以增大上层胶带与物料间的摩擦。该装置一般用于输送机局部坡度较大时的场合。

二、制动器的应用

下运带式输送机在正常运转时，借助电动机转子转速达到同步转速时产生的反力矩来限制输送机的带速，但若电源中断，物料重力斜向下的分力以及有关部件的惯性力都会促使输送机继续向下运行，使得带速越来越高，若不加控制，则造成滚料或飞车事故。所以此时必须要对下运皮带机设置有效、可靠的制动装置，主要有三方面的要求：1、制动器制动减速度要求平稳，限制在0.1-0.25m/s2范围内，并且要求制动力矩能随外来负载的大小而调节。2、制动器要有良好的散热功能，能及时将制动过程中产生的热能散发出去。3、要有很高的安全性能，电动机出现故障或停电情况下能迅速安全的制动。目前，能满足上述三方面要求且比较理想的制动设备一般采用自冷盘式制动器，其工作原理是通过制动器对工作盘施加的摩擦制动力而产生制动力矩，通过液压站调整制动器中油压的大小可以调整正压力，从而调整制动力矩的大小，液压站采用了电液比例控制技术，因此制动系统的制动力矩可以根据工作需要自动进行调整，实现良好的可控制动。工作中闸瓦与制动盘间的摩擦，将输送机具有的机械能转换成热能加以散耗，同时作用于制动盘上的摩擦力形成制动力矩，控制输送机带速。

盘式制动器可用螺栓成对安装在支架上， 每个支架可同时安装1～～6对，甚至更多，其规格和数量可根据胶带输送机所须的制动力距选定。

三、下运输送机工况分析

1、空载及重载启动工况（电运或发电状态）

空载和重载启动虽为两个不同的工作状态，但是在实际工作中这两种工况上不易区分的，因此，在每次启动时均要进行带载装态的判断，具体方法：让盘式制动器松开传动滚筒的制动盘，速度及加速度检测装置进入监控状态，根据输送机的实际启动加速度投入相应的制动力矩，将输送机的启动加速度控制在0.1-0.25m/s2之间。当输送机在一定时间内达到额定带速，则电控系统确认此时为重载启动或发电工况，此时，电动机进入带电状态，输送机进入正常运行工况。若经过一段时间的延时后，输送机的速度始终低于1/3额定带速，此状态被确认为空载或电动工况，电动机将带电拖动输送机运行，达到额定带速后输送机进入正常运行工况。

2、正常运行工况（发电工况）

当输送机达到额定速度后，速度及加速度检测装置进入工作状态，经过延时一段时间后，各煤点开始落煤，电控自动进入闭环控制系统，输送机进入正常运煤状态。

3、超速制动工况（发电工况）

在输送机进入正常运煤工作后，因煤矿井下使用条件限制，运量及运输阻力经常处在变化之中，很容易出现输送机产生较大负功的可能，这时输送机主要表现为以一定的加速度快速运行，若任其发展，将会产生严重的飞车事故，因此，在本工况中应及时投入盘式制动器进行制动。

四、其他

由于大倾角下运带式输送机运行工况复杂，因此设计前要反复计算，选择合理的技术参数，例如，坡度大时不宜采用较高带速，以不大于2.5m/s为宜。 对于胶带而言，由于采用深槽托辊组，设计时要考虑胶带成槽性要求。对于局部坡度较大为防止物料滚滑，可在机身局部采取加装文中提到的防滚滑装置，若设备整体坡度较大时，可考虑使用花纹胶带。总之，在设计大倾角皮带机时要谨慎，并与用户沟通，尽量能减小皮带机坡度，不可贸然增大皮带机倾角。

五、应用实例

2010年6月，我公司接到某矿委托，为其设计制造暗斜井下运带式输送机，其主要技术参数；运量Q=400t 带宽B=1000mm 带速V=2.5m/t 运距L=430m 倾角β=-19.92°、-26°、-27.5°、-10° 功率P=2*160kw 胶带ST1600，我们对该输送机从上面谈到的几个方面内容出发，并借鉴和采用目前国内大倾角输送机设计经验进行设计。希望本文能为同行在设计同项目时起到借鉴目的。

参考文献：

[1]《大倾角下运带式输送机的研制》 煤矿机械，陈勤伟，莫志扬.

[2]《大功率下运带式输送机的制动技术》煤矿机械，张媛，周满山，于岩，包继华.

[3]《大倾角带式输送机的研制》 起重运输机械，王新伟.

作者简介：

马慧慧，女，1982年出生，2006年毕业于河南科技学院机械制造及其自动化，现从事煤矿产品的设计工作。