长距离水平转弯皮带机输送机设计

陈日新 王腾辉 游文源

珀挺机械工业(厦门)有限公司

长距离水平转弯皮带机输送机设计

陈日新 王腾辉 游文源

珀挺机械工业(厦门)有限公司

随着工业的发展，长距离平面转弯带式输送机的需求越来越多，它的应用减少了带式输送机的转接，达到了长距离输送目的，提高了产品的技术含量，具有显著的经济价值。水平转弯输送机的设计研究，对今后大型煤矿的采掘、物流集散地输送、以及应用带式输送机的各行各业，都将起到非常重要的作用。本文主要探讨分析了长距离水平转弯皮带机输送机设计要点，以供参考。

带式输送机;水平转弯线路;多点驱动;转弯段托辊组;复合拉紧装置

1 长距离水平转弯带式输送机特点

水平转弯带式输送机除了具有普通带式输送机的特点外，还具有很多自身的特点。当带式输送机起终点不能直线连接的时候，就采用一种水平转弯的带式输送机，绕过障碍物或不利地形，实现少设或不设中间转载站的灵活运行线路，从而减少设备的数量，避免物料的二次破碎，减少管理人员，使系统的供电和控制系统更为集中。中间转载站的取消，解决了转载站带来的一系列问题，如：取消了缓冲板、清扫器、导料槽等磨损件，无物料溢出或者堵塞的危险;减少粉尘和噪声，有利于保护环境;取消了中间转载的卸料高度，减少了不必要的能耗。这样一方面有利于带式输送机的经济运行，另一方面还大大减小了环境的污染和噪音，这更符合现代工业对带式输送机提出的要求。例如在煤矿开采中，转弯带式输送机可减少地下洞室、驱动装置等的投资，消除了因输送机搭接而产生的物料提升等能量损耗。另外，在带式输送机结构部件设计选择方面，除了弯曲段的部分结构件外，其他各个重要部件如头部的驱动装置、中部或尾部的张紧装置以及输送带等均可与普通带式输送机通用。随着我国加强能源、港口、建材、矿产的建设，采用大型水平转弯带式输送机势在必行，这就是弯曲带式输送机兴起和发展的原因。

2 长距离水平转弯皮带机输送机设计

2.1 长距离带式输送机主要组成部分

长距离带式输送机主要部件包括驱动单元、联轴器、传动滚筒组、改向滚筒组、托辊组、输送带、拉紧装置、翻带装置、机械式清扫器及水清洗装置、安全保护装置、钢结构桁架、钢结构支腿、维修小车、维修小车停车房、安全防护栏、机罩等。

2.2 水平转弯线路的布置

设计背景：从矿山至电厂，高度差约116米，水平距离约14220米，运量4500t/h，输送物料为原煤。

考虑到本案的地形及输送距离，本着最大限度满足总体设计的工艺性、设备使用的可靠性及设备的先进性，决定采用水平转弯的长距离带式输送机。

2.3 驱动方式的选择

长距离大型带式输送机驱动电机容量大，设计上需要满足带式输送机能负载启动和多机驱动的特点，在满足设备整体工艺的前提下，驱动装置应具有较高的传动效率，良好的可控性。经过多个方案比较分析，最终选择前、后驱动的驱动方式，本机采用6×1700kW头部四驱(三用一备)和尾部两驱(一用一备)。驱动装置由电动机+变频器+飞轮+减速器组成。此驱动装置具有如下功能：1)无级调速;2)慢速无载调试功能，可0.5m/s左右频繁起动;3)使用系数大于电动机功率的1.5倍并具有过载保护功能;4)具有良好的功率平衡功能(系数不低于0.97);5)软停车功能(0.05～0.1m/s);6)能够实现空载或满载无冲击起动(起动加速度≤0.05m/s2)。驱动单元主要由电动机、飞轮、减速器、高速及低速轴联轴器等组成。

2.4 拉紧装置的选择

为使带式输送机正常运行，应使胶带具有足够的张力，使胶带与滚筒之间产生足够的摩擦力，保证胶带不打滑，并限制胶带在各托辊间的垂度，带式输送机需配置有足够大拉紧力的拉紧装置。带式输送机通常配置的拉紧装置有：垂直重锤拉紧、重锤车式拉紧、固定绞车拉紧、液压自动拉紧等几种拉紧形式。

本机选择垂直重锤拉紧+绞车拉紧的复合拉紧装置，采用“拉紧小车+重力箱+塔架+绞车”的方式。该复合拉紧装置利用了垂直重锤拉紧动态响应速度快和绞车拉紧行程长的特点，重锤箱为主要执行元件，实现带式输送机起动和运行时的动态拉紧，绞车为辅助执行元件，在垂直重锤拉紧行程将要用尽时启动绞车收绳，将重锤箱提升到一定高度以提供足够的拉紧行程。为了防止拉紧行程过长胶带下垂，采用移动式托带小车在拉紧车前方托胶带。

2.5 转弯段托辊组的设计、安装

水平转弯带式输送机弯曲段输送带单元两端的张力方向有一夹角，输送带单元的合力不平衡，将产生一个向心力。通过计算，利用可调托辊组让胶带获得出力所需的足够的张力，又要使胶带中的物料平稳输送，最关键的是在空载起动时不产生“飘带”现象。为了合理地选择结构型式，借助了相应的软件程序对钢结构件进行了强度和刚度计算及稳定性计算，最终确定转弯半径为2500m，设计制造了转弯处托辊组、管式中间架及支腿，解决了平面转弯胶带在转弯处产生张力造成胶带向内跑偏的问题。

水平弧段承载槽形托辊组由三节托辊组成，槽角45°。托辊组靠近水平弧的弧心方向可抬高，最大可抬高11.5°，安装时根据实际需要调整。水平弧段回程V形托辊组安装在中间架下方，与水平成15°角。托辊组靠近水平弧的弧心方向可抬高，最大可抬高8°，安装时根据实际需要调整。

结束语

平面转弯带式输送机是根据力学平衡原理而设计的自然变向转弯带式输送机，解决了带式输送机设计中经常遇到在一条线路上，而不是在同一条直线上，需要增加中间转载，从而影响经济效益、输送效率及可靠性等关键问题。水平转弯取消了缓冲器、清扫器、导料槽等磨损件;无物料溢出或堵塞的危险;减少粉尘飞扬和噪声，使系统供电及控制系统更集中;有利于保护环境;取消了中间转载卸料高度，减少了不必要的能耗。平面转弯带式输送机结构简单，便于维护，适应于转弯巷道，减少转载点，提高了安全系数，是一种比较适合井下实际情况的新型、高效煤矿输送设备，具有广阔的发展前景。

[1]丁兆伦.郑建明大功率强力带式输送机设计与研制.西安理工大学[D]，2007，2-5.

[2]战悦晖.宋伟刚平面转弯带式输送机变坡转弯理论的研究[D].东北大学，2006，13-49.