SPJ-800型吊挂带式输送机的改造与设计毕业论文.doc

I SPJ 800SPJ 800 型吊挂带式输送型吊挂带式输送 机的改造与设计毕业论文机的改造与设计毕业论文 目 录 摘要 I AbstractAbstract II 第 1 章 绪 论 6 1 1 国内外带式输送机发展简介 6 1 2 平面转弯带式输送机应用概述 3 第 2 章 带式输送机特点简介及实现转弯方案比较 4 2 1 带式输送机特点简介 4 2 2 带式输送机实现转弯的方案 5 2 2 1 多部带式输送机串联搭接转弯运行 5 2 2 2 强制改向转弯运行 6 2 2 3 自然水平转弯运行 7 2 2 4 实现转弯方案的确定 7 第 3 章 SPJ 800SPJ 800 型绳架吊挂带式输送机主要组成部分 9 3 1 机器的主要用途和特征 9 3 2 主要技术参数 9 3 3 传动系统图 11 3 4 主要组成部分的结构 12 3 4 1 机头部 12 3 4 2 机身部 13 3 4 3 机尾部 14 第 4 章 带式输送机平面转弯设计方法及几个重要参数的确定 15 4 1 曲线半径的计算 15 4 2 几个重要参数的选择 16 4 3 施工设计 17 II 第 5 章 带式输送机平面转弯运行的关键问题及限制条件和解决办法 19 5 1 带式输送机平面转弯的关键问题 19 5 1 1 输送带水平转弯运行采取的措施 19 5 1 2 过渡段 曲线段的布置及有关参数 21 5 2 转弯所受限制与采取的措施 23 5 2 1 转弯所受限制 23 5 2 2 转弯困难时所采取的措施 23 5 3 输送带运行中跑偏现象及成因和自动对中调节 24 第 6 章 带式输送机平面转弯设计计算 26 6 1 弯曲段几何尺寸的计算及参数校核 26 6 1 1 设计参数 26 6 1 2 输送能力的验算 26 6 1 3 线密度的计算与选择 27 6 1 4 线阻力计算 28 6 1 5 驱动滚筒分离点张力计算 28 6 1 6 承载分支最小张力点张力计算 30 6 1 7 曲线段尺寸计算 31 6 1 8 各点张力汇总计算 36 6 1 9 牵引力与拉紧力计算 37 6 1 10 输送带强度验算 37 6 1 11 电机功率验算 38 6 1 12 制动力矩计算 39 6 2 施工设计 39 6 2 1 设计计算 39 6 2 2 输送带张紧方式 42 第 7 章 机械的安装与调试 43 7 1 机器的安装 43 7 1 1 安装要求 43 7 1 2 安装步骤 43 7 2 试运转和调整 44 7 2 1 试运转前准备工作 44 7 2 2 输送带的跑偏调整 44 7 2 3 液力偶合器充油量的调整 45 III 7 2 4 运转维护中的几个主要问题 45 第 8 章 带式输送机托辊的失效机理 47 8 1 带式输送机托辊的失效机理及发展趋势 47 8 1 1 托辊的失效机理 47 8 1 2 托辊的发展趋势 48 8 2 HWA 型玻璃鳞片非金属复合材料防腐托辊 49 8 2 1 筒体材料的研制 49 8 2 2 托辊密封结构设计 50 8 2 3 托辊内部的防腐功能 52 8 2 4 防腐托辊的零部件 52 8 3 托辊运转不灵活现象及成因 52 8 3 1 托辊运转不灵活现象及成因 52 8 3 2 解决托辊运转不灵活问题的技术途径 53 结论 54 致谢 55 参考文献 56 附录 1 58 附录 2 68 IV 第 1 章 绪 论 1 1 国内外带式输送机发展简介 带式输送机是连续运输机械的一种 是输送松散物料的主要设备 其运输 特点是形成装载点与卸载点之间的连续物料流 依靠连续物料的整体运动来完 成从装载点到卸载点的运输 由于带式输送机具有运输能力大 结构简单 投 资费用相对较低及维修方便等优点 因而被广泛应用于港口码头 热电厂 焦 化厂 露天开采和地下开采等场所 可以说带式输送机是生产过程中有节奏的 流水作业线的重要组成部分 随着煤炭工业科学技术的不断进步与发展 我国带式输送机设计研究技术 及带式输送机制造技术都已接近了国际水平 带式输送机的品种及类型得到极 大的丰富 在八五期间 通过国家 日产万吨综采设备 项目的实施 带式 输送机的技术水平有了很大的提高 特别是煤矿井下使用的大功率 长距离带 式输送机的关键技术的研究和新产品的开发取得了重大进步 如大倾角长距离 带式输送机和高产高效工作面顺槽可伸缩带式输送机等的研制均填补了国内空 白 在进行带式输送机整机设计的同时 突破以往设计理念 对带式输送 20 机的关键技术及其主要零件进行了理论研究和产品开发 研制成功了多种软启 动装置和制动装置以及以 PLC 为核心的可编程电控装置 随着我国煤炭产量的提高以及高产高效工作面的出现 特别是采掘设备生 产能力的大幅度提高 未来我国带式输送机的发展趋势为 长距离 大运量 大功率 高倾角 高速度 但我国现有的带式输送机生产技术难以完全满足煤 矿生产的需求 因此 近阶段矿用带式输送机的主攻领域和研究方向有以下几 个方面 新型启动技术 新型制动技术 输送带自动张紧技术 顺槽可伸缩带 式输送机机尾快速自移技术 上下运大倾角输送技术 运人技术 可伸缩下运 带式输送机机尾移动技术 16 国外带式输送机技术的发展很快 并且在许多技术方面超前我国很大一段 距离 其发展状况主要表现为以下两个方面 一 带式输送机多元化 应用范 围扩大化 表现为机型种类丰富 产生如大倾角带式输送机 管状带式输送机 2 空间转弯带式输送机等多种机型 二 带式输送机本身的技术与装备有了巨大 的发展 尤其是长距离 大运量 高带速等大型带式输送机已成为发展的主要 方向 其核心技术是开发应用了带式输送机动态分析与监控技术 提高了带式 输送机的运行性能和可靠性 其关键技术和装备有以下几个特点 20 1 设备大型化 可满足年产量 3 5以上的高产高效矿井的需求 Mt a 2 应用动态分析技术和机电一体化 计算机监控等高新技术 采用大功率 软启动与自动张紧技术 对带式输送机进行动态监测和监控 大大地降低了输 送带的张力 使设备运行性能好 运输效率高 3 采用多机驱动与中间驱动及其功率平衡输送机变向运行技术 使输送机 单机运行长度在理论上已不受限制 并确保了输送系统的通用性 互换性及其 单元驱动的可靠性 4 新型高可靠性关键元部件技术 如各种先进的大功率驱动装置 调速装 置 高速高寿命托辊 自清式滚筒装置 高效储带装置 快速自移机尾等 国内外带式输送机技术上的差距主要有以下四个方面 1 大型带式输送机的关键核心技术的差距 2 技术性能上的差距 3 可靠性寿命上的差距 4 控制系统上的差距 因此我国带式输送机的技术水平与世界先进工业国家比较仍存在很大的差 距 有待进一步努力 1 2 平面转弯带式输送机应用概述 近年来 由于带式输送机优越的特点 因此被广泛应用于煤矿的运输系统 中 由于受地质构造的影响 井下运输巷道不可能全程直线布置 往往出现巷 道水平弯曲布置现象 致使每个转弯处 增加一台带式输送机 这样将使运输 系统变得复杂 设备数量增多 从而使带式输送机的功能不能得到充分发挥 实践表明 在上述情况中如果采用平面转弯带式输送机将会收到良好的效 果 平面转弯带式输送机主要应用于下列两种情况 一 在井下巷道的开拓中 为避免一些地质构造 褶皱 断层 给井下巷道维护带来的不利因素 在设计 线路时可以适当避免一些地质构造 将线路进行一定程度的平面转弯设计 因 此在这些弯曲巷道中 我们就可以使用平面转弯带式输送机 二 在井下巷道 的开拓中 为减少巷道的开拓工作量和降低投资 在设计时 我们可以利用一 些废旧巷道作为运输线路 而这样做将会使运输线路发生一定程度的平面弯曲 3 在这种情况下 我们也可以使用平面转弯带式输送机 在弯曲巷道中使用平面转弯带式输送机具有以下优点 1 充分发挥带式输送机的优势 简化运输系统 2 减少事故点 从而减少维修工作量 3 减少转载环节 从而降低灰尘 并且避免造成带式输送机尾部的积货 4 减少看点 从而减少司机及维修人员的数量 5 弯曲段不用维修和调整 运行平稳 由此可以看出 可弯曲带式输送机是井下运输系统中一种不可多得的优良 运输机械 4 第 2 章 带式输送机特点简介及实现 转弯方案比较 2 1 带式输送机特点简介 带式输送机是具有挠性牵引部件的连续运转机械 由于其具有运输能力大 运输阻力小 运输途中对物料的破碎性小 能连续运行 容易实现自动控制等 优点 因此被广泛应用于国民经济的各个部门 带式输送机主要的特点是承载物料的输送带也是传递动力的牵引件 这与 其它输送机有显著的区别 输送带在托辊上运行 也可用气垫 磁垫代替托辊 支撑输送带运行 带式输送机是连续运输机械中应用最广泛的一种 它输 19 送能力大 适用范围广 可运矸石 煤炭 岩石和各种粉状物料 特殊条件下 也可以运人 安全可靠 自动化程度高 设备维护检修容易 爬坡能力大 经济费用低 带式输送机的主要优点为 1 结构特点 带式输送机的结构由驱动滚筒 改向滚筒 托辊或无辊式部 件 驱动装置 输送带等几大件组成 仅有十多种部件 能进行标准化生产 并可按需要进行组合装配 2 输送物料范围广泛 带式输送机的输送带具有抗磨 耐酸碱 耐油 阻 燃等各种性能 并耐高 低 温 可按需要进行制造 因而能运输各种散料 块 料 化学品 生熟料和混凝土 3 输送量大 运量可从每小时几公斤到几万吨 而且是连续不间断运送 这是机动车辆运输望尘莫及的 4 运距长 单机长度可达十几公里 中间无需任何转载点 5 对线路适应性强 现代的带式输送机在越野铺设时 已从槽形发展到圆 管形 它可在水平及垂直面上转弯 从而大大地提高了对线路的适应性 6 装 卸料十分方便 带式输送机可根据工艺流程需要 在输送带的任意 点上进行装 卸料 还可在回程段上装 卸料 进行反向运输 7 可靠性高 由于结构简单 运动部件自重轻 只要输送带不被撕破 寿 命可长达十几年 而金属结构部件 只要防锈好 几十年也不坏 8 营运费低廉 带式输送机的磨损件仅为托辊和滚筒 输送带寿命长 自 动化程度高 使用人员很少 平均每公里不到 1 人 消耗的机油和电力也很少 5 9 基建投资省 火车 汽车等车辆输送的坡度都太小 因而修建的路基长 而带式输送机一般都大于 如圆管式带式输送机可作提升 又能在三 15 90 维方向上转弯 从而大量节省了基建投资 10 能耗低 效率高 由于运动部件自重轻 物料运量少 在所有连续式 和非连续式运输中 带式输送机能耗最低 效率最高 11 维修费少 带式输送机运动部件仅是滚筒和托辊 输送带也十分耐磨 相比之下 火车汽车等机动车磨损部件较多 且更换磨损件也较为频繁 12 应用领域广阔 市场巨大 据调查 我国现有带式输送机 200 多万台 其中 煤矿约占 120 万台 锅炉上煤约占 40 万台 火力发电厂约占 3 万台 港口码头约占 1 万台 卸船机 散货装船机和高炉上料等使用的带式输送机数 量也不少 市场巨大 综上所述 带式输送机的优越性已十分明显 它是国民经济中不可缺少的 关键设备 加之国际互联网络的实现 又大大缩短了带式输送机的设计 开发 制造 销售 的周期 使它更加具有竞争力 2 2 带式输送机实现转弯的方案 带式输送机的平面转弯运行 按实现变向的方法可分为 3 种 多部带式输 送机串联搭接转弯运行 强制改向转弯运行 自然水平转弯运行 2 2 1 多部带式输送机串联搭接转弯运行 该方案是在转弯处采用两条带式输送机串联搭接的方式 布置见图 2 1 这种方法的优点是结构比较简单 易行 便于设计 理论上可以实现任意角度 的转弯 缺点是设备投资大 需要两套驱动设备和驱动架 在搭接处需设计较 大的硐室 因而增大了巷道的开拓量及维护费用 增多了看护点 从而增加了 司机及维护人员数量 对输送物料产生二次破碎 15 6 图 2 1 串联搭接布置 2 2 2 强制改向转弯运行 该方案采用在带式输送机的转弯处增设一个改向滚筒 如图 2 2 理论上 可以实现水平转弯 不需要增加驱动设备 使用中主要存在的问题 改向 90 滚筒的安装调试比较严格 一旦跑偏会加剧带边的磨损 严重时会出现滚筒与 输送带速度方向不一致而磨损输送带 输送带的弯曲次数过多 会降低输送带 的使用寿命 要求有较高的安装高度 同时也存在物料的二次破碎问题 14 图 2 2 强制改向滚筒 2 2 3 自然水平转弯运行 国内最早的转弯输送机正是采用这种方案 该方案主要是在机架结构上采 7 用一些措施来实现输送机的自然转弯 如图 2 3 设计中 主要是采用使转弯 处托辊具有安装支撑角 转弯处机架内侧抬高 增大成槽角的方法实现带式输 送机的转弯 该方案与前两个方案相比具有维护简单 不需要有大的安装空间 不存在物料的二次破碎问题等优点 但大角度自然转弯也存在曲率半径过大 相应的机架内移距大等问题 图 2 3 自然水平转弯运行 2 2 4 实现转弯方案的确定 在矿山生产中 为了不影响原煤的销售价格 矿方并不希望原煤在运输的 过程中发生二次破环的现象 并且在井下运输巷道的开拓中 总希望能减 15 少巷道的开拓量 节约成本 参照以上两点 在转弯角度较小的情况下 设计 时优先选用自然水平转弯运行方案 从输送机的布置图可以看出 自然水平转弯方案与串联搭接方案 强制改 向方案相比最大的不同点在于 在转弯点不需要增设其它设备 减少了巷道的 开拓量 从而节省了大量设备投资和巷道开拓费用 通过以上介绍和分析可以看出 转弯运行方案的选择对运输系统的整体技 术经济指标具有重大的影响 实际应用中应根据运输系统的布置要求和现场地 质条件 经科学理论计算合理选择转弯运行方案 当条件具备时 应积极采用可 实现单机转弯运行的自然水平转弯方案 以优化运输系统 降低设备投资和运转 费用 取得最佳经济效益和社会效益 8 第 3 章 SPJ 800 型绳架吊挂带式输 送机主要组成部分 3 1 机器的主要用途和特征 SPJ 800 型绳架吊挂带式输送机是用在工作面运输平巷和集中运输巷道中 9 作为输送煤炭的设备 在条件适宜的情况下 也可用于采区上山运输 机器的 工作原理和一般带式输送机相同 SPJ 800 型带式输送机的主要特征为 1 机身结构为绳架式 即用两根纵向平行布置的钢丝绳代替一般带式输送 机的刚性机架 绳架式机身结构简单 节省钢材 安装 拆卸及调整方便 并 且可利用矿井运输换下来的旧钢丝绳 2 上托辊组采用三个托辊铰接 由于钢丝绳具有弹性 侧托辊角可随负载 大小而变化 因而可提高运输能力和减少煤炭散落量 并可减轻大块煤炭通过 托辊时产生的冲击 延长输送带和托辊使用寿命 3 机身吊挂在巷道架上 巷道底板清扫方便 并能适应底板不稳定的巷道 条件 4 运输机可用双电机传动 也可用单电机传动 以适应各种运输量和运输 长度对功率的需要 传动装置采用液力偶合器 以改善输送机的启动性能 并 保证双电机传动时功率分配趋于稳定 电动机和减速器可根据具体条件装设在 机头的左 右任一侧 5 输送带的张紧装置设在机头部 操作省力 并便于及时调节输送带的张 紧程度 3 2 主要技术参数 运输能力 350 t h 运输长度 300 m 皮带运行速度 1 63 m s 输送带 带芯 整体涤纶编织阻燃运输带 带宽 800 mm 带厚 8 mm 抗拉强度 680 N mm 驱动滚筒 数目 2 直径 450 mm 总围包角 473 托辊 10 直径 89 mm 上托辊间距 1500mm 吊架和下托辊间距 3000mm 机身钢丝绳直径 22 mm 张紧卷筒最大行程 2500mm 电动机 型式 YB180 4 YB200L 4 功率 18 5 30 kw 电压 300 660 v 表 3 1 运输机在不同功率和运输量情况下的最大水平铺设长度 电机功率 kw 运输量 t h 18 53018 5 30 250140300440 350100200300 表 3 2 机器主要部件外廓尺寸 mm 尺寸 部件 长度宽度高度 机头部660020301350 机身部 机尾部20751200700 机器的总重 25000kg 3 3 传动系统图 绳架式带式输送机 SPJ 800 的传动系统如图 3 1 图 3 2 所示 11 1 卸煤卷筒 2 输送带 3 上托辊 4 下托辊 5 机尾卷筒 6 拉紧卷筒 7 导向卷筒 8 传动卷筒 图 3 1 传动系统示意图 图 3 2 单电动机和双电动机传动系统图 表 3 3 传动零件规格 序号图 号名 称规 格材 料 1 圆锥齿轮轴m 6 z 17 18CrMnTi 12 227 2 108 4 直齿圆锥齿轮m 6 z 61 40Cr 327 2 108 17 齿 轮 轴m 6 z 23 18CrMnTi 427 2 108 6 斜 齿 轮m 6 z 52 40Cr 527 2 108 6 齿 轮 轴m 8 z 14 18CrMnTi 627 2 108 11 斜 齿 轮m 8 z 42 40Cr 727 2 101 1 蜗轮卷筒m 8 z 1 HT18 36 827 2 101 7 蜗 杆m 8 z 17 45 927 2 1 齿 轮m 8 z 65 ZG45 3 4 主要组成部分的结构 绳架式带式输送机 SPJ 800 由以下各部分组成 机头部 机身 机尾 部 输送带 3 4 1 机头部 SPJ 800 型绳架吊挂带式输送机机头部包括驱动装置 卸载端和输送带清 扫装置 输送带张紧装置三部分 1 1 驱动装置 驱动装置是整台带式输送机的动力源 SPJ 800 型绳架吊挂带式输送机的 驱动装置由两台电动机 液力偶合器 减速器和链式联轴节组成 靠近机头前 端的驱动滚筒用 18 5kw 的电动机带动 靠近机头后端的驱动滚筒用 30kw 的电 动机带动 根据不同的工作条件可选用其中的一台电动机使用 也可两台同时 使用 当采用单电动机传动时 需在两滚筒的一侧轴端装一对传动比为 1 的联 接齿轮 当采用双电动机传动时齿轮需卸下 减速机构采用三级圆锥 圆柱齿轮减速器 传递功率为 30kw 第一级为直 齿圆锥齿轮传动 第二级 第三级为斜齿圆柱齿轮传动 总传动比 20 3 液力偶合器为 YOX 420 型 它由泵轮 涡轮外壳 辅助室外壳 轴承 密 封圈 主轴热保护油塞等部分组成 液力偶合器的泵轮通过连轴节与电动机轴 连接 涡轮直接固定在减速器的高速轴上 液力偶合器的壳体内充满 22 号透 平油 采用液力偶合器可以使输送机具有良好的起动性能 防止电动机发生过 载事故 同时当采用双电动机传动时 通过调节液力偶合器的充油量 可以使 13 两电动机的功率比值接近额定功率比值 从而使两电动机分配的负荷均匀 液 力偶合器的外壳上装有热保护油塞 过载时当油温增高到一定值 油塞中的易 熔合金就会熔化 油即从壳体中喷出来 驱动轴即停止转动 从而实现过载保 护 驱动滚筒采用焊接结构 外径为 450mm 主轴承采用双列调心球轴承 驱 动滚筒的机架和电动机减速器的机架均安装固定在一个大底座上面 电动机座 可安装在机头的任一侧 2 2 卸载端和输送带清扫装置 为了便于卸煤 机头端部有外深的卸载端 卸载卷筒安装在卸载端架上 根据卸载端的具体情况 卸载端架可接入一段 2m 长的增长梁 此时卸载端架 需吊挂在巷道支架上 卸载滚筒的轴线位置可通过轴端的调节螺栓进行调节 以调整输送带在机头的跑偏 在卸载滚筒的下部装有刮板式清扫装置 用它清 扫输送带上的碎煤 3 3 输送带的张紧装置 输送带的张紧装置设在机头的后部 其作用是给输送带一定的预紧力 以 保证输送带的正常运行 张紧装置包括张紧滚筒 导向滚筒 机架和手动蜗轮 滚筒 用手柄转动蜗轮滚筒 通过钢丝绳拉动张紧滚筒沿机架导轨向后移动 从而将输送带张紧 张紧滚筒的最大行程 2 5m 3 4 2 机身部 SPJ 800 型绳架吊挂带式输送机的机身由以下几部分组成 钢丝绳 吊架 铰接上托辊 下托辊 用两根纵向平行布置的钢丝绳作为输送机的机架 上托辊和吊架均支撑在 钢丝绳上 钢丝绳直径 22mm 吊架的作用是通过它将输送机的机身吊挂在巷道支架上 吊架是用钢板和 型板焊接而成的 H 型架子 下托辊固定在它的下部 机身的钢丝绳固定在它上 端的绳卡中 吊架用钢丝绳挂在巷道支架上 吊架间距为 3m 铰接托辊由三个短托辊组成 两端托辊轴端铰接有绳卡 铰接托辊通过绳 卡悬挂在机身钢丝绳上 并用斜楔固定 上输送带在铰接托辊上面形成槽形断 面 槽形角变化范围为 托辊用外径为 89mm 的无缝钢管制成 两端 3020 装有深沟球轴承 轴承密封结构为塑料密封 密封挡圈内充满润滑脂以防止煤 尘进入 下输送带由装在吊架上的托辊支撑 其结构与上托辊相同 14 3 4 3 机尾部 SPJ 800 型绳架吊挂带式输送机的机尾是输送带的导向部分和装载点 它 由机尾架 尾部滚筒 铰接托辊 下托辊 输送带清扫装置以及装载护板等部 分组成 机尾用两根钢丝绳固定在巷道底板的锚杆或道木上 机尾卷筒的轴线 可调节 即可调整输送带的跑偏 第 4 章 带式输送机平面转弯设计方法及 几个重要参数的确定 15 4 1 曲线半径的计算 根据回采工作面区段回风平巷提示的地质构造和巷道弯曲情况 初步设计 区段运输平巷转弯处水平转角 根据运行合理性的要求一般不得超过 25 计算曲线半径值时 首先根据力的平衡条件确定曲率半径 经过对弯RR 曲段的受力分析得出 只有当托辊给予输送带离心方向的横向摩擦力与输送带 张力所产生的向心力相平衡时 才能保证输送带在弯曲段内平稳运行 根据参 考文献 由力的平衡条件确定曲率半径的公式如下 4 R 0 0 uq wqq y e uqg S R m 14 式中 弯曲段分离点输送带张力 y S N 转弯角度 rad 输送带线密度及弯曲段托辊线密度 q q kg m 导来摩擦系数 0 u 托辊运行阻力系数 w 其次根据输送带的容许应力验算求出的曲率半径 输送带按设计的曲率半 径转弯运行时 其最大应力不能超过输送带的容许应力 以保证输送带安全可 靠运行 根据参考文献 按照输送带的容许应力验算求出曲率半径的公式 4 R 如下 F S EB R l max 2 m 24 式中 输送带带芯拉伸弹性模量 E 输送带带宽 B mm 输送带的容许应力 max 2 N mm 曲线段终了点张力 l S N 输送带中承受拉伸材料的横断面积 F 2 mm 第三根据曲线段外侧输送带不离开托辊验算曲率半径 当曲率半径过小时 有可能使外侧托辊上的输送带飘起而离开托辊 形成附加向心力 致使输送带 向内跑偏 不能保证稳定运行 根据参考文献 按照曲线段外侧输送带不离 4 开托辊计算曲率半径的公式 R 16 gq BKE gqgq S R ddd 3 sintan5 0tan5 0 20 2 m 34 式中 曲线段终了点张力 S N 外侧输送带与水平线夹角 输送带线密度 d q kg m 重力加速度 g N kg 输送带拉伸刚度 0 E 重力分配系数 2 K 输送带带宽 B mm 实际上 带式输送机铺设在井下巷道内 还要受到几何条件的限制 因此 还要根据所求的曲率半径校核内偏距 根据参考文献 转弯处输送带轴线的 4 内移距的计算公式 1 2 cos 1 R m 44 式中 内移距 m 曲线半径 R m 转角 如果内移距过大 则在曲线段开拓巷道时 会发生进入煤层顶板或煤层底 板岩石中的情况 造成工作面生产不利 当内移距适当时 巷道曲线半径即可 按上述计算值施工 R 4 2 几个重要参数的选择 1 托辊与输送带的摩擦系数根据测定和实践证明 为宜 2 0 23 0 对于包胶托辊可采用 0 3 2 弯曲段托辊间距 较直线段稍密一些 重段托辊间距 m 空段托辊间1 距m 为宜 2 3 托辊安装支撑角 为宜 根据现场调试以输送带不跑偏为准 0 1 计算时可取 0 4 为防止输送带在曲线段运行时出现与托辊脱离现象 使输送带失控 而 造成跑偏 因而采用适当增大输送带槽形角 由原来的增至 22 25 17 5 内曲线抬高角从容许的角度来看 最小可取到 最大可取为物料 0 内静摩擦角与动摩擦角差的一半 实践证明 为宜 故取 根 4 5 5 据参考文献 利用内曲线抬高角 吊挂钢丝绳间距来计算内绳抬高值 其计 4 算式 sinbH mm 式中 内绳抬高值 H mm 两绳间距 b mm 内曲线抬高角 6 由于输送带无载时转弯所需曲率半径较大 故计算时可在无载条件下进 行 取重力分配系数 4 0 3 0 321 KKK 4 3 施工设计 1 巷道施工要严格按设计曲线半径进行 如果因遇断层而弯曲时 为便R 于开采和巷道维修 最好提前打好岩巷 2 设备安装前 在巷道顶板上画出中心线 每隔 3m 做一标记 以便安装 时测点定线 保证安装质量 3 钢丝绳在曲线段的固定方法 在曲线段内 外侧按要求分别布置一排单 体液压支柱 支柱尽量垂直于底板 支护要牢固 沿运行方向支柱间距 2m 横向间距 1 538m 供吊挂钢丝绳用 4 张紧钢丝绳后 将曲线内 外侧钢丝绳拉至支柱上并固定 此时应注意 施工方法 确保人员安全 5 弯曲段内侧钢丝绳抬高 致使托辊抬高 整个曲线段抬高值相同 由设 计给定 而在过渡段以 5 的坡度从直线段开始到曲线段为止 6 承载托辊组与回程托辊组的轴线在安装架上要保证有一定的摆动量 按 运行方向承载曲线段内曲线侧托辊组向前移动 外曲线侧向后移动 回空段下 托辊调斜方向相反 调试时应以承载段输送带不跑偏为依据 7 曲线段安装侧立辊 每组串挂托辊安装一对立辊 以防止输送带起动阶 段和运行终了阶段可能发生的跑偏问题 8 根据计算的内移距 首先对井巷转弯点前后一定长度段内各向内侧扩移 以便带式输送机铺设和调试安装 18 19 第 5 章 带式输送机平面转弯运行的关键问题及限制 条件和解决办法 5 1 带式输送机平面转弯的关键问题 5 1 1 输送带水平转弯运行采取的措施 带式输送机作直线运行时 驱动滚筒 导向滚筒的安装方向应与输送带的 运行方向相互垂直 当因某种原因运行中输送带发生跑偏现象时 人们通常采 用的方法是 将托辊沿输送带运行方向移动一定角度 即可纠正跑偏输送带 达到平稳运行 这种方法的原理是 向前倾斜的托辊与输送带之间产生一个横 向推力 克服导致输送带跑偏的张力 从而达到纠正跑偏的目的 带式输送机 作弯曲运行时所采取的方法与处理跑偏的方法基本相同 设计时必须同时遵循 力的平衡规律和几何平衡规律 才能实现按设计曲线平稳运行的目的 设计过 程中主要采取三种措施 基本措施 附加措施 应急措施 4 1 1 基本措施 使托辊具有安装支撑角 设在水平面内布置输送带转弯如图 5 1 其转弯曲率半径为 每一个托R 辊间距所对圆心角为 输送带的速度为 其方向与曲线的切线方向相同 V 图中角即为安装支撑角 该角的形成过程为 在转弯处 使托辊的内侧端沿 输送带运行方向移动一段距离 如图 5 1 中托辊 B 输送带的速度为 托辊旋转的线速度为 由于角的存在 则相对滑V t V 移速度为 托辊给与输送带的摩擦力应与的方向相反 其值为V T V RqgRqqT d0 N 则摩擦力在离心方向的分力 即托辊给予输送带的离心摩擦力为 cos 0 RgqT N 摩擦力的切向分力为 sin 0 RgqT N 其中 d qqq 0 20 式中 物料线密度 q kg m 输送带线密度 d q kg m 移动部分线密度 0 q kg m 托辊与输送带间的横向摩擦系数 摩擦力利用系数 曲率半径 托辊距所对圆心角 输送带速度 R V 托辊面切线速度 相对滑移速度 托辊给予输送带的擦力 t VV T 在离心方向的投影 在切线方向的投影 输送带张力T T T T S 经输送带张力增量 安装支撑角S 图 5 1 安装支撑角构成图 分力为在曲线段中托辊给予输送带离心方向的横向推力 用于平衡输送T 带张力和所产生的向心力 分力乃是由于角的存在而产生的输SSS T 送带附加运行阻力 由以上公式可以看出 愈小 则愈大而愈小 故 T T 愈小愈有利 但不能使 0 否则将为零 成为图 4 1 中托辊的布置 V A 方式 将不能产生托辊给予输送带的向外推移之力 在托辊的布置方式下 TA 输送带将逐渐向内移动 增大成槽角 0 如图 5 2 所示 角为侧托辊轴线与中间平托辊轴线所成的夹角 原来 0 设置角的目的是为了增大物料的输送量 实践证明 角愈大 输送带愈 0 0 不易跑偏 角的增大可有助于输送带的居中自动调节 使跑偏程度降低 0 因此增大不但有助于曲率半径的减少 还是输送带居中自动调节所必须的 0 21 措施 国际上公认的合理值为 过大时容易产生输送带在折转处 0 0 35 0 纵向断裂 4 图 5 2 内曲线抬高角与成槽角的构成图 0 2 2 附加措施 构成内曲线抬高角 图 5 2 输送带在弯曲段的内侧边所形成的曲线叫内曲线 另一侧叫外曲线 由 4 于内曲线抬高 中间托辊轴线与水平线间的夹角叫做内曲线抬高角 内曲线 抬高 可使转弯曲线的曲率半径减少 使转弯易于实现 但内曲线的抬高又可 导致货载向外侧滚动 因此角不宜过大 回空分支加压辊 在采用单托辊组的回空分支 在两回程托辊之间的输送带上加压辊 以增 大托辊给予输送带的横向摩擦力 3 3 应急措施 常采用的措施为设置侧立辊 输送带在曲线段向内侧和外侧跑偏时 可由 侧立辊予以限制 这是一种备而不用或尽可能避免采用的措施 倘若这种措施 经常发生 将缩短输送带的寿命 4 5 1 2 过渡段 曲线段的布置及有关参数 为保证直线段与曲线段之间正常过渡 需设置过渡段 以便实现曲线段内 侧机架逐渐抬高 过渡段逐渐抬高的坡度 一般为 i 00 0 5 1 1 曲线段内侧抬高量 m h 内侧抬高量的计算公式为 m h sin mm Bh mm 15 式中 钢丝绳间距 m B mm 内曲线抬高角 22 2 2 曲线段两端过渡段长度 为了使内侧的抬高量由直线段的最小值 逐渐按坡度 过渡到曲线段的最i 大值 过渡段的长度应为 i h L m g mm 15 式中 内侧抬高量 m h mm 3 3 所需托辊组数 t g t L L n 25 式中 重载段托辊间距 t L mm 4 4 设计过渡段长 ttg LnL mm 35 5 5 每经一组托辊的抬高值 t m n h h mm 45 6 6 折合内绳抬高角 g m L h arctan 0 55 7 7 曲线段托辊间距 曲线段承载分支托辊的间距比直线段和过渡段承载分支托辊的间距短 即 由原来的 1 5m 改为 1m 目的是为了保证输送带在曲线段稳定运行 曲线段回 空分支托辊间距也比原来减短 由原来的 3m 改为 2m 5 25 2 转弯所受限制与采取的措施 5 2 1 转弯所受限制 在平面转弯带式输送机的设计过程中 人们都关心转角能有多大 即转角 受到何种限制 对于每一个转角 均由一个曲率半径与之相适应 从而可达到 23 稳定运行 转弯所受的限制有以下两种 1 1 切线长度的限制 参照图 5 3 若 即计算切线长度不小于直线长度 则转弯将成为 2 LlT 不可能 2 2 内移距的限制 倘如过大 致使因地形 地物 地质条件和其他条件而不能容许时 转 弯也就成为不可能 曲率半径 切线长度 转角 R T l 内移距 速度 直线部分长度 V 1 L 2 L 图 5 3 转弯处几何尺寸图 5 2 2 转弯困难时所采取的措施 由式可知 曲线段起点张力对曲率半径有着很大影响 如图 14 y SR 5 4 所示 在转弯处接近线路终端时 由于曲线起点张力比较大 若转角也 较大 则转弯成为不可能 为此可采取配合以长为的辅机拖动的办法 以降L 低起点张力 进而减小曲率半径 使转弯成为可能 应注意以下问题 4 1 辅机终点与曲线起点的距离应不小于计算值 b l 2 曲线起点张力受其他因素影响 不可能减的太小 但应尽可能减小 只 不过不应小于承载分支容许的最小张力值 图 5 4 中所示输送机按上述措施满足减小曲率半径之后 在回空分支有 可能其曲线起点张力仍然过大 回空分支所需曲率半径有可能大于承载分支计 24 算值 为了减少回空分支的曲率半径 可以采取的措施为 1 加大内曲线抬高角 2 采用二托辊组成回空托辊组 3 加压托辊 图 5 4 带有辅机的输送机转弯系统图 5 3 输送带运行中跑偏现象及成因和自动对中调节 带式输送机运转过程中输送带中心线偏离输送机的中心线而偏向一边 这 种现象称为带式输送机的跑偏 输送带的跑偏将造成输送带边缘与机架相 18 互磨擦 导致输送带边缘过早损坏 跑偏严重时输送带将脱离托辊掉下来 造 成输送机运转过程中的重大事故 因此 在带式输送机的安装 调整 运转和 维护工作中都应特别注意输送带的运转状态 防止输送带跑偏造成事故 造成 带式输送机输送带跑偏的原因主要有以下几个方面 1 输送带的结构及制造质量 如钢丝绳芯输送带中有数十根细钢丝绳芯 在制造中若各钢丝绳芯受力不均 则在运转中就可能发生跑偏现象 又如输送 带的接头不正 即接口与输送带中心线不垂直 也会造成受力不均 使输送带 跑偏 因此在生产及安装过程中应多加注意 2 托辊和滚筒的安装质量及调整工作 安装带式输送机要求平直 必须保 证各托辊轴线 各滚筒轴线同带式输送机的中心线互相垂直 否则 输送带在 运转过程中将受到横向推力作用而发生跑偏现象 3 清扫和装载工作对输送带跑偏的影响 如果清扫不干净 将造成煤粉粘 结在滚筒上 使滚筒的半径不等 导致输送带受力不均 从而造成输送带的跑 偏 装载物料时 如果偏向输送带一侧或从侧向冲击输送带 也会使输送带受 25 力不均 造成跑偏 因此必须注意检查清扫装置是否完好 货载是否对称于输 送带的中心线 如第一节内容所述 为了实现转弯 常采用使托辊具有安装支撑角和内 曲线抬高角的两种措施 一般认为无载时输送带的离心分力小 摩擦力也小 输送带将向内跑偏 有载时 由于离心力与摩擦力均增大 输送带将向外跑偏 为使输送带实现自动居中调节可采取如下措施 1 间隔布置高度不同的托辊 高托辊具有安装支撑角 低托辊不具有安 装支撑角 而且只有具有安装支撑角的托辊才能给予输送带以离心摩擦力 这样无载时输送带压力只作用在高的具有角的托辊上 有载时输送带压力同 时作用在高低托辊上 使得有载与无载时产生的离心摩擦力不致有太大的悬殊 2 采用具有内曲线抬高角的措施 而是可自动调节的 无载时压力小 增大 从而可以获得较大的离心分力 有载时 因货载的增大而减小 以 尽可能维持相差不太悬殊的离心分力 4 第 6 章 带式输送机平面转弯设计计算 6 1 弯曲段几何尺寸的计算及参数校核 6 1 1 设计参数 输送量 ht300 Q 原煤散集容重 3 mt93 0 原煤堆积角 20 铺设长度 m490 L 转弯点距机头距离 m306 1 L 转弯点转角 6 26 要求内移距 m2 煤最大块度 mm300 max a 水平铺设 6 1 2 输送能力的验算 1 1 根据实际输送量验算带宽 所选的带式输送机的额定输送量大于实际输送量 因此可以根据实 e QQ 际输送量来验算带宽 设满足实际输送量时所需带宽为 QBQ B VCBKQ 2 则 mm 717 63 1 93 0 385 300 VCK Q B 式中 货载断面系数 此值与货载的堆积角有关 K 查文献表 3 19 1 385 K 倾角系数 C1 C 带速 Vsm63 1 V 原煤散集容重 3 mt93 0 由于 故所选带宽满足实际输送量的要求 BB 2 2 由货载块度验算带宽 设满足货载块度要求时 所需带宽为 对于原煤 B mm 80020030022002 max aB 式中 物料最大块度 max a mm 由于 故所选带宽满足货载块度要求 BB 由上述计算可知 所选 SPJ 800 型带式输送机的带宽满足要求 6 1 3 线密度的计算与选择 1 1 物料线密度 mkg1 51 63 1 6 3 300 6 3 V Q q 2 2 输送带线密度 27 mkg4 71088 016 1 10001000 3 KBqd 式中 输送带平均容重 一般取 K15 1 K17 1 3 mt 带宽 B m 带厚 m 3 3 托辊线密度 查文献表 3 26 对于冲压座托辊 上托辊质量 下托辊质 1 kg11 1 m 量 kg11 2 m 水平承载段托辊的线密度 mkg3 7 5 1 11 1 t t l m q 水平回程段托辊的线密度 mkg7 3 3 11 2 t t l m q 水平弯曲承载段托辊的线密度 mkg11 1 11 1 1 1 t t l m q 水平弯曲回程段托辊的线密度 mkg5 5 2 11 2 2 2 t t l m q 式中 水平承载段托辊间距 t lm 5 1 t l 水平回程段托辊间距 t lm 3 t l 水平弯曲承载段托辊间距 1t lm 1 1 t l 水平弯曲回程段托辊间距 2t lm 2 2 t l 6 1 4 线阻力计算 查文献表 3 25 选取输送带在托辊上运行阻力系数 承载段 1 04 0 w 回程段 035 0 w 水平承载段分支每米运行阻力 mN 8 2504 0 3 74 7 1 5181 9 wqqqga tdz 28 水平回程段分支每米运行阻力 mN8 3035 0 7 34 781 9 wqqga tdk 水平弯曲承载段每米运行阻力 mN2 2704 0114 71 5181 9 1 wqqqga tdz 水平弯曲回程段每米运行阻力 mN4 4035 0 5 54 781 9 2 wqqga tdk 6 1 5 驱动滚筒分离点张力计算 1 1 总阻力概算 查文献表 4 18 取其它阻力系数 则 2 25 1 C N181304908 258 325 1 0 LaaCW kz 2 2 驱动滚筒分离点张力概算 根据第 3 章第 2 节所述内容 SPJ 800 型带式输送机采用双电机 双滚筒 驱动时 两电机额定功率分别为和 由于带式输送机kw 5 18 1 Nkw 30 2 N 的总牵引力等于总阻力 故设两驱动滚筒传递的牵引力分别为 则 1 W 2 W 得到以下方程 2 1 2 1 021 N N W W WWW 式中 两电机额定功率 1 N 2 N kw 即 30 5 18 18130 2 1 21 W W WW 解得 而两驱动滚筒传递的牵引力分别为N 7 6938 1 WN 4 11191 2 W 1 2 1 1 1 1 u L SWe W n 29 2 2 2 1 2 u L Se W n 故由得 2 N4836 1 4 111914 1 1 1277 4 35 0 22 2 ee Wn SL 式中 输送带在驱动滚筒上分离点张力 L S2 N 驱动滚筒上摩擦力备用系数 要求 2 n2 1 15 1 2 本设计中取 1 4 2 n 2 n 输送带与滚筒之间的摩擦系数 查文献表 4 10 2 取 0 35 输送带在驱动滚筒上的围包角 2 2 2 1473 4 1277 rad 22180 根据验算驱动滚筒 1 的摩擦力备用系数 1 6 4 4 11191 14 111914836 1 1277 435 0 1 1 e W eWS n L 式中 输送带在驱动滚筒 1 上的围包角 1 rad 1277 4 180 473 2 1 2 1 按照要求摩擦力备用系数需满足1 15 1 2 故驱动滚筒 1 的摩擦n n 力备用系数满足要求 6 1 6 承载分支最小张力点张力计算 30 图 6 1 输送带缠绕原理示意图 1 1 根据图 6 1 用 逐点计算法 计算输送带各点张力 N4836 1 L SS N4836 12 SS N5078483605 1 23 KSS N5332507805 1 34 KSS N71944908 35332 47 LaSS k N7554719405 1 78 KSS N20196490 8 257554 811 LaSS z 式中 输送带绕经从动滚筒时附加阻力系数 K05 1 K07 1 取 05 1 K 2 2 承载分支最小张力点的张力验算 承载分支最小张力点张力应满足输送带在两托辊之间下垂度条件的要求 下垂度条件允许的承载分支最小张力点张力为 N4304181 9 5 14 7 1 515cos5 min glqqS tdzh 式中 输送机铺设倾角 0 由上述各点张力计算结果可知 为承载分支最小张力 由于 8 S 8min SSzh 故承载分支输送带张力满足下垂度要求 6 1 7 曲线段尺寸计算 1 1 参数选定 参照第 4 章第 2 节 参数选定如下 5 3 0 2225 00 原机3 0 21 KK4 0 3 K 2 2 计算导来摩擦系数 0 31 3 2 00 00 1 00 00 0 sincos sincos sincos sincos sincos sincos K KK 4 0 5sin3 05cos 5sin5cos3 0 3 0 20sin3 020cos 20sin20cos3 0 3 0 30sin3 030cos 30sin30cos3 0 46023 0 15917 0 01729 0 31835 0 3 3 计算曲线段相遇点张力 2 tan 289 RLaSSS zy 2 6 tan3064908 257554R R052 0 184 8 257554 R35192 1 2 47477554 R35192 1 2 12301 4 4 按力的平衡条件计算曲率半径 根据公式 14 0 d y gq S R 0 1 d td q wqq e 32 46023 0 4 781 9 35192 1 2 12301 R 18046023 04 7 604 0114 7 e 02288 1 4099 33 35192 1 2 12301 R R04139 0 6144 376 解得 m362 04139 1 6144 376 R 5 5 按输送带最大容许张力验算曲率半径 输送带带芯宽 mm7802080020 BB 输送带拉断力 N530400780680 BSS d 式中 输送带的抗拉强度 d SmmN680 d S 许用张力 N29467 18 530400 m S Se 式中 输送带许用安全系数 机械接头整编芯带 m 18 m 带芯断面积 2 0 mm49924 6780 bBF 式中 整编带芯厚度 查文献表 4 5 0 b 2 mm4 6 0 b 许用应力 2 mmN903 5 4992 29467 F Se e 输送带刚度 N10652 2 2 0 530400 6 0 S E 式中 输送带拉断应变 整编带芯 2 0 33 输送带的弹性模量 2 6 0 mmN25 531 4992 10652 2 F E E 曲线段始点张力 2 tan 289 RLaSSS zy 052 0 362184 8 257554 N774 11811 曲线段终点张力 RaSSS zL 910 N926 2 1284 180 6 362 2 27774 11811 根据以上数据 利用公式 按最大容许张力求得的曲率半径为 24 m23 62 4992 926 12842 903 52 1078025 531 2 3 F S BE R L e 由于 故求得的值满足最大容许张力要求 RR R