露天煤矿剥离系统移置带式输送机国产化设计的分析

【摘要】露天煤矿剥离系统移置带式输送机是一种功效高，耐使用，机动性好的连续输送装卸设备，国产化的设计是为了适应高产高效集约化的生产需要，国产化设计需解决的难点与关键部件的研究可以提高我国大型煤矿设备自主设计的能力，从而达到国际一流水平。

【关键词】移置带式输送机；国产化；机头站；机尾站；可行性分析

1、引言

根据市场调研及对国内主要露天煤矿进行的统计表明，目前国内露天煤矿剥离系统所使用的专用运输设备进口的比例较大，主要是进口的较多，国外生产厂家众多，主要企业有：克虏伯、山特维克、塔克拉夫、 FAM、海塞和MMD公司等。上述公司均具备整个露天矿山半连续工艺的总承包能力，且在国内外均有诸多工程业绩，行业覆盖面涉及露天煤矿、露天冶金矿等。尤其是山特维克矿山机械有限公司和德国克虏伯公司几乎垄断了世界高端市场。国内移置式、半移置式带式输送机仅有唐山冶金矿业有限责任公司和沈阳矿山机械集团两个制造厂家；目前国内以仿制为主，机型也偏小，先进程度不高，因此，露天煤矿剥离系统移置带式输送机的国有化设计必须以市场需求为导向，紧抓有利时机，组织项目研发，迅速对露天煤矿剥离系统移置式带式输送机项目进行技术攻关，为市场需求做好技术准备。

2、国有化设计的依据

国务院公布关于加快振兴装备制造业的若干意见指出：发展大型煤炭井下综合采掘、提升和洗选设备以及大型露天矿设备，实现大型综采、提升和洗选设备国产化。内蒙古大唐国际锡林浩特矿业有限公司计划要建设五个露天煤矿，计划总投资86亿元，带宽在1400mm、1600mm、1800mm、2000mm，机长最长的在3000m，最大装机功率5×1600KW，带速5.6m/s，运量9000t/h；神华北方电力能源开发有限公司胜利2号露天煤矿，设计年产1000万吨，用于露天剥离土石的移置带式输送机等设备在近两年开始招标采购，因此依托有利形势及市场需求发展国有化露天煤矿剥离系统移置式带式输送机是必要的、可行的。

3、设计的关键点

1）移置带式输送机的总体工艺布局。

2）低温条件下主要受力构件的材料选取、耐低温材料的焊接性能和焊接方法的研究、焊接质量的检测评定。以及低温环境下托辊和滚筒的方式，电气元件的使用稳定性研究。

3）机头站结构形式的研究；包括清扫土石的清扫器的研究。大型钢结构件有限元分析。

4）双轨式中间架的研究。

5）机尾站的研究。

6）机身移设机工作机构的研究。

7）结构件在涂装前进行表面处理，实行焊接前材料的预处理和焊接后结构件的后处理方式的研究。低温露天使用油漆的研究。

4、设计的主要内容

移置带式输送机主要用于露天矿，使用场所经常变动；便于安装、拆卸、整体移动是该项目的最大特点；并且该胶带机用于露天环境，能适用于各种恶劣环境；

为了便于移设，胶带机所有部件均采用整体设计；机头站是中高式钢架结构，采用运输车辆驮运式设计，移设时经常采用履带车来移设；驱动部均采用整体铰接浮动式；驱动滚筒与驱动部的联接采用轴装式；卸载部、传动部、驱动部、张紧部均布置在一个钢结构架上，结构紧凑，便于移设；皮带机在设计时充分考虑了气候与环境的因素，选用适于焊接及低温作业条件的优质钢材Q345E；连接螺栓采用高强度螺栓；为了防止物料粘结和冻结，在流槽和卸料挡板以及导料槽上配设了加热装置，从而满足不同季节，特别是冬季寒冷条件下能正常生产。

由于此类型带式输送机使用于露天矿，环境多变，物料粘性比较大，普通带式输送机上使用的清扫器不能满足使用要求，为适应露天矿多变的气候条件，采用多道清扫器；清扫刮板材质选用高分子材料；在卸料滚筒处和下部驱动滚筒处装有两级清扫器，在回程输送带的滚筒附近装有犁式清扫器；清扫器具有低摩擦、高耐磨、高强度，具有稳定的刮料效果同时对输送带低磨损；清扫装置设计有预压式调节器，保证刮刀与皮带的稳定接触压力；刮刀与固定座、刀座更换简易、快速；

机头驱动站设一处点，可在驱动站的一处实现多点的；方便、可靠、效率高；

机尾站也采用整体滑撬式时设计，采用牵引或推土机来移设；导料槽设有耐磨高锰钢板内衬；导料槽上设有便于更换防溢裙板的夹具。

移置带式输送机所配套的机身的设计结构，采用双轨道滑撬式结构，用于皮带机的连续移设；这种中间架在结构上有利于移设和调整，采用移设机来移设；机身是以六米为单元独立的结构，可整体推移；上托辊组采用三节铰接托辊组，通过对调偏杆的旋转，可防止胶带的跑遍；下托辊采用两节铰接托辊组，托辊采用梳型托辊、反V型托辊组对胶带脏面可全程清扫；结构简单，安装方便；两侧各设三层电缆支架，铁板压制，适应电缆弯曲敷设；整体推移性强是该机身结构的突出特点；

对于经常操作、检查或维修的场所，均设置大小合适的永久性钢制平台；平台台面采用金属格栅防滑板，一切敞开的边缘均设置高度不小于1200mm的安全防护栏杆。每个平台至少装设一部易于达到的钢制扶梯，其安装位置方便人员上下，不妨碍设备维修和材料搬运。

5、设计研究的方向

1）设计大扭矩、长寿命、高耐磨包胶传动滚筒及卸载改向滚筒。传统的滚筒轴多采用40Cr或42CrMo，露天矿移置带式输送机在设计时要考虑到环境及多变气候的条件，传动滚筒、卸载滚筒以及受力大的改向滚筒轴材质分析，滚筒表面铸聚氨酯高分子材料的分析及滚筒有限元分析；

2）设计双轨道式连接，安装、拆卸方便、适应露天矿快速移设的高强度机身：

3）能适应大运量、高带速、大带宽、高低温条件下长寿命的托辊：

4）分析设计高可靠性双油缸液压拉紧装置：

5）方便、可靠的移设机夹轨装置：

6）设计结构紧凑、安装方便、移设方便的机头驱动站、机尾站及大型钢结构件有限元分析。

6、结束语

宁夏天地西北煤机公司在2012年与国外山特维克矿山机械有限公司合作完成了山西平朔露天项目共4台移置带式输送机的设计与研发，现设备已投入使用，设备运行效果良好，在国内带式输送机设计与生产方面取得了很大的进步。因此露天矿用移置带式输送机国有化设计生产是今后发展的必然趋势，也是高产高效矿井运输技术的发展方向。