选矿厂带式输送机部件选型及系统优化

夏自发， 唐广群

(中国恩菲工程技术有限公司 矿山事业部， 北京 100038)

选矿厂带式输送机部件选型及系统优化

夏自发， 唐广群

(中国恩菲工程技术有限公司 矿山事业部， 北京 100038)

针对选矿厂带式输送机的特点以及设计过程中存在的普遍性问题，结合工程实例和设计体会，分析和讨论了选矿厂带式输送机的部件选型和系统设计的优化方法。

选矿厂；带式输送机； 部件选型； 系统优化

0 引言

带式输送机与其他运输方式相比具有运距长、能力大、投资省、运费低、操作简单安全、管理维修容易、能耗低、污染小等优势而逐渐成为各行业物料搬运的主要手段，也是选矿厂主要的输送设备之一。

《DTⅡ(A)型带式输送机设计手册》[1]及《GB 50431—2008带式输送机工程设计规范》[2]对带式输送机运行阻力与驱动功率、输送带张力、启动加速与减速停车、逆止力及拉紧参数等都给出了明确的计算方法，为带式输送机的安全、稳定、可靠设计提供了有力保证。虽然《DTⅡ(A)型带式输送机设计手册》提供了主要部件型谱，但对主要部件如何选型却很少涉及，针对选矿厂带式输送机的部件选型及系统优化的文献及著作就更为少见，而部件选型和系统优化却是带式输送机设计中非常重要的内容，事关整机的经济合理性、使用安全性及运营可靠性。

本文以《DTⅡ(A)型带式输送机设计手册》及《GB 50431—2008带式输送机工程设计规范》为主要依据，参考带式输送机的相关文献，并结合作者在永平铜矿、铜矿峪铜矿以及会宝岭铁矿项目中带式输送机的生产实际情况和设计体会，来探讨带式输送机设计优化。

1 部件选型及优化

1.1 传动滚筒和改向滚筒

传动滚筒和改向滚筒分为胶面滚筒和光面滚筒，设计手册和规范对不同滚面的滚筒的使用场合只给出了原则性的指导，未作详细说明。由于选矿厂的物料含泥含水高、工作环境条件差，根据设计体会和选矿厂的使用经验，选矿厂宜选用胶面滚筒，以增加滚筒与胶带之间的摩擦系数，避免粘料和打滑而降低输送效率。

1.2 托辊组

设计手册和规范提供了托辊载荷的计算方法，但选矿厂的工作条件恶劣，矿量波动大，大块物料冲击大，笔者认为，在满足规范要求的承载能力情况下，还应对托辊直径与轴承承载能力考虑一定的保险系数，以延长托辊的使用寿命，可参考表1和表2进行托辊组选型[3]。

表1 带宽与托辊的关系

表2 带速与托辊最小直径的关系

选矿厂的物料块度大、密度大、形状不规整。对于大型矿山，带式输送机转运处的配置高差大，设计手册与规范要求，受料处必须采用缓冲托辊来吸收部分冲击力。笔者认为对大型矿山采用耐冲击更强的缓冲床作为受料处的支撑，才能保证高效率生产，并在受料处设置防撕裂装置，将尖锐铁器对承接带式输送机带面的损坏程度降低至最小。

1.3 头架及尾架

关于头架和尾架型式的选择，设计手册和规范均推荐采用角形头架和尾架。在同规格带宽和滚筒直径的情况，矩形头架的许用合力较小(≤80 kN)，但矩形头架一般比角形头架要矮，有利于工艺配置和设备检修，故在满足许用合力的情况下，选用矩形头架和尾架更适用。

1.4 导料槽

设计手册中虽有矩形导料槽和喇叭口导料槽两种类型，但未说明两类导料槽的使用场合。根据选矿厂的实际使用经验，块度较大、粘度较大的物料的输送推荐采用矩形导料槽，除此之外的其它物料的输送推荐采用喇叭口导料槽。笔者认为，中碎前带式输送机因物料块度大(≤300 mm)，选用矩形导料槽是合适的，而其它场合应采用喇叭口导料槽，因为喇叭口导料槽使物料集中到槽形胶带的中部，不洒料，托辊受力均匀，胶带不易跑偏，可延长胶带与托辊使用寿命。

1.5 头部漏斗

设计手册对头部漏斗的应用范围说明:“本系列头部漏斗有4种主要型式，适合带速2.5 m/s以下的输送机使用。带速3.15 m/s以上的输送机用头部漏斗需特殊设计”。根据选矿厂的实际使用情况，带速1.6～2.5 m/s的带式输送机采用设计手册的标准头部漏斗时，也经常出现头部漏斗前侧板距卸料滚筒过短或落差过大的现象，大块物料对头部漏斗产生很大的冲击、磨损，降低了头部漏斗的使用寿命，增加了厂房的噪音和粉尘。根据笔者的设计体会，对带度大于1.6 m/s、输送物料块度较大或料层较厚的带式输送机，不能简单地取滚筒直径和带速来计算卸料轨迹，应取物料的底面(即带面)、质心和顶面分别计算直径和速度而绘制卸料轨迹曲线[4-6]，合理地设计头部漏斗的结构尺寸及设置死角缓冲区，而不宜直接选用设计手册的标准头部漏斗。

1.6 驱动装置

(1)分离式驱动装置有Y-DBY(DCY)和Y-ZLY(ZSY)两种，Y-DBY(DCY)驱动装置的特点是在外廓尺寸不大的情况下，可以获得大的传动比，工作平稳，噪声较小，但效率较低；Y-ZLY(ZSY)驱动装置特点是效率及可靠性高，工作寿命长，维护简便，因而应用范围很广。在这两种分离式驱动装置中，选矿厂应优先选择Y-ZLY(ZSY)驱动装置；Y-DBY(DCY)适合用于布置要求特别紧凑的地方。

(2)减速器是驱动装置组合中最为关键的部件，而且其型号远不止设计手册上所列，考虑到占地面积小、散热好、维护方便等因素，选矿厂也可采用弗兰德或SEW减速器。

(3)选矿厂带式输送机输送量波动大，并且大多数带式输送机是间断工作的，电机采用变频驱动不仅有利于节能降耗，也有利于带式输送机的启动和停车。

2 系统优化的工程实例

在铜矿峪选矿厂改造中，因原有“中细碎厂房”和“闭路筛分厂房”之间的距离不允许变化，同时连接两厂房的带式输送机的皮带宽度、倾角、凹弧半径、廊宽及单机驱动方式等均不允许变化的前提下，将现No.38带式输送机的输送能力由1000 t/h增加至3041 t/h，要达到此目的，必须在现有设计手册与规范的基础上进行组合优化和创新。

2.1 主要部件优化

(1)根据选矿厂以及笔者的经验，对传动滚筒、改向滚筒、托辊组、导料槽进行了选型优化；

(2)对头部漏斗进行非标设计，减轻了物料的冲击和磨损；

(3)对卸料小车及其支架进行非标设计，对其强度进行优化，使其满足大运输量和高带速(3.15 m/s)的使用要求。

2.2 凹弧曲率半径

若采用常规设计，凹弧曲率半径至少需要448 m才能平稳启动，为了实现在原有160 m凹弧曲率半径的基础上也能空载启动不飘带的目标，在以下方面进行了优化设计：

(1)采用变频器进行软起，控制启动及停车的加速度，选择合理的启动速度曲线[7]，将胶带动态张力降至最低限度，使输送机启动更加平稳；

(2)采用压轮辅助平稳启动。

2.3 驱动系统优化

(1)输送带速从2.0 m/s提高至3.15 m/s；

(2)由于电机安装空间限制，只允许单电机驱动，突破设计手册中最大单机驱动功率315 kW的限制，创新采用非标驱动组合，单机功率为500 kW；

(3)采用变频器+变频电机+减速器的驱动方式，既可适应运输量的波动，还可节能降耗；

(4)采用进口的弗兰德B3SH14减速器。

经多方调研和详细计算，对水平长度192.9 m、提升高度23.3 m、运输能力3041 t/h的带式输送机，在带宽(B=1400 mm)、廊宽(4000 mm)、倾角(16.5°)、凹弧曲率半径(160 m)不变的前提下，设计采用500 kW异步电机单机变频驱动、3.15 m/s带速的重型卸料车、压轮辅助平稳启动等多处组合优化设计，在遵循安全规范的前提下圆满完成了改造任务[8]，至今整个生产系统运行良好。该项目获得2013年度部级优秀工程设计一等奖。

3 结论

设计手册及规范只是对带式输送机选型中的普遍性内容进行了规范和指导，而具体使用场合的不同必然要对此进行优化和创新。掌握设计和生产经验就显得至关重要，而非标设计是优化和创新的基础。

由于选矿厂输送物料的特殊性以及工作环境的差异性，每条带式输送机的部件选型和系统设计也不同，部件选型和系统设计直接影响着整机的运行状况和经济指标，在整机设计和使用中占有举足轻重的地位。

[1] 北京起重运输机械研究所.DTⅡ(A)型带式输送机设计手册[M].北京:冶金工业出版社，2003.

[2] 中国煤炭建设协会.GB 50431—2008带式输送机工程设计规范[M].北京:中国计划出版社，2008.

[3] 张瑞平.带式输送机托辊对整机运行的影响分析[J].矿业快报,2006，(3)：59-60.

[4] 贺克让，王小伟，董万江.带式输送机滚筒卸料轨迹的理论与设计[J].煤矿设计,2000,(10)：23-25.

[5] 宋凤莲,巫世晶,吴庆鸣.带式输送机头部滚筒卸料运动轨迹方程的研究[J].水力电力机械，2002，24(2)：48-56.

[6] 《运输机械设计选用手册》编辑委员会.运输机械设计选用手册[M].北京:化学工业出版社，2004：8-9.

[7] 杨林.大型带式输送机调速的必要性[J].煤炭工程，2002，(10)：19-21.

[8] 国家质量技术监督局.GB 18152—2000选矿安全规程[M].北京：中国标准出版社，2000.

System Optimization and Components Selection of Belt Conveyor in Concentration Plant

XIA Zi-fa， TANG Guang-qun

(Mine Department, China ENFI Engineering Corporation, Beijing 100038, China)

This paper analyses and summarizes the optimization method of the components selection and the system design, discusses the project example and design experiences, based on the characteristics of the belt conveyor in concentrator and universal problems existing in design.

concentration plant； belt conveyor； components selection； system optimization

2013-09-06

夏自发(1981-)，男，湖南浏阳人，工程师，工学硕士，主要从事矿山设计工作。

唐广群(1968-)，男，内蒙古宁城人，高级工程师，大学本科，主要从事选矿咨询设计工作，现任中国恩菲工程技术有限公司选矿室主任。

TH222

B

1003-8884(2014)01-0054-03