【正文】 r the belt conveyor technology popularization and application of more closer laid the foundation. Keyword: Steel cord belt conveyor belt conveyor powerful longdistance coal mine mechanical conveyor Controlled CST soft start transmission from the conveyor system Supporting roller Runs 第一篇 鋼繩芯強(qiáng)力帶式輸送機(jī) 第一章 概述 第一節(jié) 引 言 現(xiàn)今， 帶式輸送機(jī) 在現(xiàn)代散裝物料的連續(xù)輸送中， 是主要的運(yùn)輸設(shè)備，使用范圍相當(dāng)廣泛，具有運(yùn)輸成本底、運(yùn)量大及維護(hù)簡便等優(yōu)勢，在采礦、冶金、港口、碼頭等工況企業(yè)越來越顯現(xiàn)其重要的作用，并且隨著現(xiàn)代工業(yè)規(guī)模的擴(kuò)大和技術(shù)的發(fā)展，帶式輸送機(jī)也隨之向長距離、大運(yùn)量、大型化方向發(fā)展，尤其在煤炭等采礦業(yè)的散裝物料輸送中有著極其廣泛的應(yīng)用前景。輸送原煤，使用平面輸送帶和 35176。煤礦的井上、下運(yùn)輸，各種類型的帶式輸 送機(jī)使用愈來愈多。 近年來大型帶式輸送機(jī)得到了更迅猛發(fā)展，從輸送量、運(yùn)輸距離和經(jīng)濟(jì)效益等方面，已經(jīng)形成 了與汽車、火車相抗衡的局面。它的發(fā)展趨勢為：大運(yùn)量、長距離、高速度，生產(chǎn)成本低，低能源消耗， 以及智能化。 （ 3） 技術(shù)先進(jìn)性 采用多機(jī)驅(qū)動與中間驅(qū)動及其功率平衡、輸送機(jī)變向運(yùn)行等技術(shù)，使輸送機(jī)單機(jī)運(yùn)行長度在理論上已有受限制，并確保了輸送系統(tǒng)設(shè)備的通用性、互換性及其單元驅(qū)動的可靠性。 表 11 國外 300～ 500 萬 t/a 高產(chǎn)高效礦井 帶式輸送機(jī)的主要技術(shù)指標(biāo) 主參數(shù) 順槽可伸 縮帶式輸送機(jī) 大巷與斜井固定式強(qiáng)力皮帶輸送機(jī) 運(yùn)距 /m 2021～ 3000 ﹥ 3000 帶速 / 4 4～ 5，最高達(dá) 8 輸送量 / 2500～ 3000 3000～ 4000 驅(qū)動總功率 /kW 1200～ 2021 1500～ 3000，最大達(dá) 10100 二、 國內(nèi)皮帶輸送機(jī)機(jī)技術(shù)的現(xiàn)狀 我國生產(chǎn)制造的皮帶輸送機(jī)的品種、類型較多。 表 12 國內(nèi)皮帶輸送機(jī)的主要技術(shù)指標(biāo) 主參數(shù) 順槽可伸縮帶式輸送機(jī) 大巷與斜井固定式強(qiáng)力皮帶輸送機(jī) 運(yùn)距 /m 2021～ 3000 ﹥ 3000 帶 速 / 4 4～ 5，最高達(dá) 8 輸送量 / 2500～ 3000 3000～ 4000 驅(qū)動總功率 /kW 1200～ 2021 1500～ 3000，最大達(dá) 10100 三、 國內(nèi)外帶式輸送機(jī)技術(shù)的差距 大型皮帶輸送機(jī)的關(guān)鍵核心技術(shù)上的差距 （ 1） 皮帶輸送機(jī)動態(tài)分析與監(jiān)測技術(shù) 長距離、大功率皮帶輸送機(jī)的技術(shù)關(guān)鍵是動態(tài)設(shè)計與監(jiān)測，它是制約大型皮帶輸送機(jī)發(fā)展的核心技術(shù)。 （ 2） 可靠的可控軟起動技術(shù)與功率均衡技術(shù) 長距離大運(yùn)量帶 式輸送機(jī)由于功率大、距離長且多機(jī)驅(qū)動，必須采用軟起動方式來降低輸送機(jī)制動張力，特別是多電機(jī)驅(qū)動時。但其調(diào)節(jié)精度及可靠性與國外相比還有一定差距。通過比例閥及控制系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)軟起動與功率平衡，其調(diào)節(jié)精度可達(dá) 98% 以上。 （ 2） 運(yùn)輸能力 我國帶式輸送機(jī)最大運(yùn)量為 3000 t/h，國外已達(dá) 5500 t/h。 （ 6） 自移機(jī)尾 隨著高產(chǎn)高效工作面的不斷出現(xiàn)，要求順槽可伸縮帶式輸送機(jī)機(jī)尾隨著工作面的快速推進(jìn)而快速自移。LONGWALL 公司生產(chǎn)的自移機(jī)尾用于在 國內(nèi)帶寬 m 的輸送機(jī)上，缺點(diǎn)是自移機(jī)尾輸送帶的跑偏量太小，糾偏能力弱，剛性差。國外采用結(jié)構(gòu)先進(jìn)的開放式儲帶裝置和高精度的大 扭矩、大行程自動張緊設(shè)備，托輥小車能自動隨輸送帶伸縮到位。 可靠性、壽命上的差距 （ 1） 輸送帶抗拉強(qiáng)度 我國生產(chǎn)的織物整芯阻燃輸送帶最高為 2500 N/mm，國外為 3150 N/mm。我國輸送機(jī)托輥壽命為 2萬 h，國外托輥壽命 5～ 9萬 h，國產(chǎn)托輥壽命僅為國外產(chǎn)品的 30%～ 40%。 （ 2） 監(jiān)控裝置 國外輸送機(jī)已采用高檔可編程序控制器 PLC，開發(fā)了先進(jìn)的程序軟件與綜合電源繼電器控制技術(shù)以及數(shù)據(jù)采信、處理、存儲、傳輸、故障診斷與查詢等完整自動監(jiān)控系統(tǒng)。這些新型保護(hù)系統(tǒng)我國基本處于空白。在今后的 10a 內(nèi)輸送量要提高到 3000～ 4000 t/h，帶速提高至 4～ 6m/s，輸送長度對于可伸縮帶式輸送機(jī)要達(dá)到 3000m。 提高元部件性能和可靠性 設(shè)備開機(jī)率的高與低主要取決于元部件的性能和可靠性。 第三節(jié) 帶式輸送機(jī)的分類 表 13帶式輸送機(jī)分類及代號（ JB2389—— 78） 名稱 代號 類、組、型代號 通用帶式輸送機(jī) T（通） DT 輕型帶式輸送機(jī) Q（輕） DQ 移動帶式輸送機(jī) Y（移） DY 鋼絲繩芯帶式輸送機(jī) X（芯） DX 大傾角帶式輸送機(jī) J（角） DJ 鋼絲繩牽引帶式輸送機(jī) S（繩） DS 壓帶式輸送機(jī) A（壓） DA 氣墊帶式輸送機(jī) D（墊） ND 磁性帶式輸送機(jī) C（磁） DC 鋼帶輸送機(jī) G（鋼） DG 網(wǎng)帶輸送機(jī) W（網(wǎng)） DW 第四節(jié) 帶式輸送機(jī)的工作原理 輸送帶繞經(jīng)傳動滾筒和機(jī)尾換向滾筒形成一個無極的環(huán)形帶。物料從裝載點(diǎn)裝到輸送帶上，形成連續(xù)運(yùn)動的物流，在卸載點(diǎn)卸載。但因增大 1S 必須相應(yīng)地增大輸送帶斷面，這樣導(dǎo)致傳動裝置的結(jié)構(gòu)尺寸加大，是不經(jīng)濟(jì)的。 （ 3）增大摩擦系數(shù) 0? ：其具體措施可在傳動滾筒上覆蓋摩擦系數(shù)較大的襯墊，以增大摩擦系數(shù)。輸送帶 由 帶芯（骨架）和覆蓋層組成，其中覆蓋層又分為上覆蓋膠，邊條膠，下覆蓋膠。我國目前生產(chǎn)的均為無布層的鋼絲繩芯膠帶，這種膠帶所用的鋼絲繩是由高強(qiáng)度的鋼絲順繞制成的，中間有軟鋼芯，鋼芯強(qiáng)度已達(dá)到 60000N/cm。 (2)繩芯與橡膠應(yīng)具有較高的黏著力。 輸送帶上下覆蓋膠目前多采用天然橡膠 ,國外有采用耐磨和抗風(fēng)化的橡膠的膠帶，如輪胎花紋橡膠的改良膠作為覆蓋膠 ,以提高其使用壽命。目前國內(nèi)鋼繩芯輸 送帶輸送機(jī) 1 臺長度達(dá)幾公里 、 幾十公里。由于鋼繩芯是沿著輸送帶縱向排列的，而且只有一層，與托輥貼合緊密 ,可以形成較大的槽角。由于鋼繩芯是以很細(xì)的鋼絲捻成鋼繩帶芯，它彎曲疲勞和耐沖擊性非常好。 (5)接頭壽命長。 鋼繩芯輸送帶也存在一些缺點(diǎn) : (1)制造工藝要求高，必須保證各鋼繩芯的張力均勻，否則輸送帶運(yùn)轉(zhuǎn)中由于張力不均而發(fā)生跑偏現(xiàn)象。因此 ,要求要有可靠的清掃裝置。 四、卸載點(diǎn)： 在機(jī)頭卸載處，膠帶由深槽變平，膠帶對物料的側(cè)壓力消失，物料會滾料，在此處采取有效措施，確保在卸載點(diǎn)不滾料、不撒料。 六、托輥 ： 托輥的使用壽命主要取決于密封和承載的性能，由專用的托輥流水線生產(chǎn)的，各項指標(biāo)符合設(shè)計要求。 八、傳動系統(tǒng)的控制 對于大型帶式輸送機(jī)，因其運(yùn)距大，坡度大，功率大，個承載部件的受力較大，考慮到重載起動時起動困難，瞬時沖擊力大等因素 ，都必須采用軟起動技術(shù)，以達(dá)到 下面幾個目的： ①起動時間隨帶式輸送機(jī)主參數(shù)可以任意調(diào)節(jié)，使輸送機(jī)按照較理想的起動速度圖平穩(wěn)起動，并能實(shí)現(xiàn)滿載起動； ②確保輸送機(jī)起動加速度值小于等于 ～ ，使輸送機(jī)起動張力控制在允許范圍內(nèi)； ③在多機(jī)驅(qū)動時，還應(yīng)具有功率平穩(wěn)的功能，保證多機(jī)驅(qū)動的功率不平衡度不超過 5％； ④電動機(jī)能空載起動，以降低對外界電源與電壓的沖擊，并盡量避免對外界電源產(chǎn)生污染； ⑤具有過載保護(hù)功能； ⑥在輸送機(jī)短視停車時，還應(yīng)具有可以不停電動機(jī)的功能； ⑦操作維護(hù)簡便，工人易于掌握 。輸送機(jī)年計劃運(yùn)量 :250 萬噸，輸送能力： 600 t/h，巷道寬 4． 5m，巷道最大傾斜角：β =11176。 對傳動滾筒、卸載滾筒、各個改向滾筒的受力及扭矩進(jìn)行計算校核； 對電動機(jī)、減速器、各環(huán)節(jié)的聯(lián)軸器、進(jìn)行適當(dāng)?shù)倪x型配套； 計算鋼繩芯強(qiáng)力膠帶輸送機(jī)正常運(yùn)行所需的張緊力，以保證膠帶與傳動滾筒之間不打滑，并保證承載和回空段的膠帶在運(yùn)行中保持在一定的下垂度范圍內(nèi)； 計算輸送機(jī)正常運(yùn)行所需的制動力及停機(jī)和斷電條件下所需的逆止力，并對制動及逆止的設(shè)備進(jìn)行選型配套； 對承載分支和回空分支的托輥進(jìn)行選型并校核，對托輥的正確設(shè)計提供理論依 據(jù)； 二、根據(jù)給定設(shè)計條件確定整機(jī)的設(shè)計、布置方案。初步設(shè)計給定：帶速 V=2． 5 m/S ， 帶寬B=1200 mm， 啟動時間： 60～ 350 S 可調(diào)，停止時間 10～ 60S 可調(diào)。 計算得 3 .6Q ? Α γ ν Κ=3． 60． 1956810002． 50． 94=1655 t/h＞ 600t/h，滿足要求。分析如下： 一、主要阻力 zhuW 主要阻力包括：托輥旋轉(zhuǎn)阻力和輸送帶的前進(jìn)阻力。取 49 kg/m gq? —— 重段單位長度上分布的托輥旋轉(zhuǎn)部分的質(zhì)量 ,kg/m。 ? —— 輸送帶在托輥上運(yùn)行的阻力系數(shù)（也有稱為模擬摩擦系數(shù)），查《礦山運(yùn)輸機(jī)械》 表 417 取 。據(jù) 《 DTⅡ型皮帶機(jī)設(shè)計手冊》表 19取 10176。 傾斜阻力按下式計算： e si nxiW qHg qL g ??? 1200 si n 11 ?? ? ? ? 149819N? 五、牽引力（圓周力）及運(yùn)行功率 帶式輸送機(jī)驅(qū)動滾筒上所需的牽引力（圓周力）是所有運(yùn)行阻力之和。 計入驅(qū)動設(shè)備的傳動效率 ? ，所需電動機(jī)的功率 N對具有正功率的輸送機(jī) 1 576 ??? 678kw? 式中： ? —— 傳動效率，一般在 ～ 之間選取，該設(shè)計取 ； 該設(shè)計傳動系統(tǒng)采用雙滾筒三電機(jī)模式運(yùn)作，則每臺電動機(jī)功率為678/3=226kw； 輸送帶最大張力通常發(fā)生在起制動工況下，采用軟起，制動裝置，可以有效緩解動態(tài)張力的作用。 第 四 節(jié) 張力計算 輸送帶作為帶式輸送機(jī)的牽引構(gòu)件，在承受為克服 輸送帶運(yùn)行阻力所必需的牽引力的同時，由于帶式輸送機(jī)是靠驅(qū)動滾筒與輸送帶之間的摩擦力傳遞牽引力，它的張力還要滿足滾筒摩擦傳動的需要。 一、輸送帶張力 按前述的運(yùn)行阻力計算公式，依線路情況分段計算各項阻力。時， K′ = ? ′≈ 90176。 確定傳動滾筒合張力 第一滾筒合張力： 1 1 6 1 6 1 2 9 3 9 3 9 .2 1 0 8 7 1 4 .2 4 0 2 6 5 3 .4 4 0 2 .7F S S N KN?? ? ? ? ? ? 第二滾筒合張力： 2 16 1 1 1 0 8 7 1 4 .2 3 1 9 7 4 .8 1 4 0 6 8 9 1 4 0 .7F S S N KN?? ? ? ? ? ? 確定各 改向滾筒合張力 滾筒 合張力 /N 頭部 180 改向滾筒合力 89SS?? 尾部（拉緊） 180 改向滾筒合力 67SS?? 頭部增面改向滾筒合力 11 10SS?? 頭部增面改向滾筒合力 13 12SS?? Ⅰ傳動層面改向滾筒合力 14 15SS?? 576573 Ⅱ傳動層面改向滾筒合力 23SS?? 下皮帶改向滾筒合力 45SS?? 二、輸送帶強(qiáng)度 據(jù) 《 DTⅡ型皮帶機(jī)設(shè)計手冊》，膠帶強(qiáng)度應(yīng)滿足： 003 . 0 1 . 0 5 1 . 8[ ] 7 . 5 60 . 7 5awm K Cmm ? ??? ? ? ? 式中： m —— 膠帶安全系數(shù)； []m — 膠帶許用安全系數(shù)； 0m —— 鋼繩芯膠帶基本安全系數(shù)，取 ～ ； aK —— 動載荷系數(shù)，取 ； wC —— 膠帶附加彎曲伸長折算系數(shù)，取 ； 0? —— 輸送帶接頭效率，取 ； 選用的是 ST4000 型阻燃輸送帶，其拉斷強(qiáng)度是 4000N/mm,帶寬 1200mm，輸送帶強(qiáng)度計算，是以最大靜張力用下式進(jìn)行校核。 第 五 節(jié) 確定驅(qū)動裝置 電動機(jī)： YB450S14 N=315kw 轉(zhuǎn)速 1480r/min 減速器： CST1120 速比 輸出軸轉(zhuǎn)速 r/min 制動器： YWZ5500/201，制動力矩為 ，該設(shè)計采用 3臺 高速聯(lián)軸器：彈性柱銷齒式聯(lián)軸器 ZL10（ B100179。 202） 拉緊裝置計算：拉緊力 0 6 7 111 659 .6 112F S S N K N? ? ? ? 確定傳動滾筒： 傳動滾筒直徑的大小，影響輸送帶繞經(jīng)滾筒時的附加彎曲應(yīng)力及輸送帶在滾筒上