長(zhǎng)距離大型帶式輸送機(jī)設(shè)計(jì)分析

1、<p>　　長(zhǎng)距離大型帶式輸送機(jī)設(shè)計(jì)分析</p><p>　　摘要：舉例分析長(zhǎng)距離大型帶式輸送機(jī)設(shè)計(jì) </p><p>　　關(guān)鍵詞：圓周驅(qū)動(dòng)力 方案設(shè)計(jì) 動(dòng)態(tài)分析 </p><p>　　中圖分類(lèi)號(hào)：S611 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)： </p><p><b>　　一、簡(jiǎn)述 </b></p>&l

2、t;p>　　長(zhǎng)距離大型帶式輸送機(jī)，功率較大，工況復(fù)雜，設(shè)計(jì)時(shí)考慮因素多，現(xiàn)舉例分析該類(lèi)型輸送機(jī)的設(shè)計(jì)方案。沈礦集團(tuán)設(shè)計(jì)制造的晉城礦務(wù)局寺河煤礦井下東大巷帶式輸送機(jī)。設(shè)計(jì)單機(jī)水平長(zhǎng)7596米，配套電機(jī)功率3X800kw，整機(jī)三滾筒三電機(jī)驅(qū)動(dòng)（頭部?jī)膳_(tái)電機(jī)，尾部一臺(tái)電機(jī)）。驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)采用美國(guó)羅克韋爾公式CST可控傳動(dòng)和PLC控制系統(tǒng)，在輸送機(jī)的中、尾部各設(shè)德國(guó)SIBRE液壓盤(pán)式制動(dòng)器一套，在距機(jī)頭部約350米處設(shè)澳大利亞ACE公司APW

3、自動(dòng)張緊絞車(chē)并采用PLC控制，輸送機(jī)監(jiān)視系統(tǒng)采用天津貝克公司PROMOS系統(tǒng)，該機(jī)已正式投入使用，運(yùn)行穩(wěn)定。 </p><p><b>　　二、技術(shù)參數(shù) </b></p><p>　　帶寬：B=1400mm </p><p>　　帶速：v=4m/s </p><p>　　輸送能力：Q=2500t/h </p>

4、<p>　　輸送機(jī)頭尾滾筒水平中心距： </p><p>　　Ln=6727.886m（一期安裝長(zhǎng)度） </p><p>　　Ln=7596 （設(shè)計(jì)長(zhǎng)度） </p><p>　　頭尾高度差：H=136.6m(一期) </p><p>　　H=153.6m（設(shè)計(jì)） </p><p><b>　　物

5、料：原煤 </b></p><p>　　粒度：≤300mm </p><p>　　松散密度：r=0.9~1.0t/m&sup3; </p><p>　　輸送帶型號(hào)：ST2000 </p><p>　　裝機(jī)功率：N=3X800KW </p><p>　　功率配比Ⅰ：Ⅱ：Ⅲ=1:1:1 </p&g

6、t;<p>　　電動(dòng)機(jī)型號(hào)：YB630S1-4（繞組及軸承配pt100） </p><p>　　拉緊：絞車(chē)自動(dòng)張緊 </p><p>　　CST型號(hào)：630KS Ⅰ=19.25 </p><p>　　盤(pán)式制動(dòng)器型號(hào)：SHI104 </p><p><b>　　三、輸送機(jī)設(shè)計(jì) </b></p>

7、<p><b>　　1、方案設(shè)計(jì) </b></p><p>　　該機(jī)安裝于井下巷道內(nèi)，地形復(fù)雜多變，有六十余個(gè)變坡點(diǎn)（凸凹?。?，在按實(shí)際巷道底板走向布置該機(jī)和幾經(jīng)方案比較后，確定了驅(qū)動(dòng)、拉緊等位置，并在尾部傳動(dòng)滾筒組Ⅲ上設(shè)制動(dòng)器，以滿(mǎn)足急停需要。我們將該機(jī)進(jìn)行了簡(jiǎn)化，即圖一帶式輸送機(jī)布置圖，從圖中可以看出，該機(jī)從尾部向前約7260m區(qū)段為下運(yùn)工況。其高度差為-194.7m。而從72

8、60m處至頭部傳動(dòng)滾筒中心段水平長(zhǎng)約336m段為上運(yùn)工況。其高度差為+41.09m,且尾部有兩個(gè)給料點(diǎn)分別和同時(shí)給料，因此該機(jī)運(yùn)行工況十分復(fù)雜，為確保該機(jī)在各種工況下運(yùn)行的可靠性，在進(jìn)行多次方案論證后，決定該機(jī)采用CST可控傳動(dòng)和自動(dòng)絞車(chē)張緊方式，以滿(mǎn)足該機(jī)穩(wěn)定和非穩(wěn)定下工況的需要。 </p><p><b>　　2、標(biāo)準(zhǔn)法計(jì)算 </b></p><p>　　根據(jù)圖一

9、的布置圖采用了ISO5048國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)對(duì)該機(jī)進(jìn)行了全面系統(tǒng)的計(jì)算選擇了如下工況 </p><p>　　A全程空載 B全程滿(mǎn)載 </p><p>　　C上升段有載下坡段無(wú)載（圖一中a~f段） </p><p>　　D下降段有載頭部上升段無(wú)載（圖一中f~g段） </p><p>　　計(jì)算內(nèi)容包括各種工況條件下的穩(wěn)定運(yùn)行、啟動(dòng)、緊急停機(jī)及自由停機(jī)時(shí)間

10、、電機(jī)動(dòng)率、輸送帶型號(hào)、輸送機(jī)拉緊力、最大張力、制動(dòng)器制動(dòng)時(shí)間和制動(dòng)力矩等。 </p><p><b>　　圖一 </b></p><p>　　● 輸送機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行工況計(jì)算結(jié)果如下： </p><p>　　工況A，計(jì)算電機(jī)功率1400KW，最大張力307KN；工況B，計(jì)算電機(jī)功率2025KW，最大拉緊力373.4KN；工況C，計(jì)算電機(jī)功率2225

11、KW，最大張力401KN；工況D，計(jì)算電機(jī)功率388KW，最大張力262KN。拉緊力176KN。 </p><p>　　● 輸送機(jī)啟動(dòng)（B，C工況）計(jì)算結(jié)果如下： </p><p>　　工況B，圓周驅(qū)動(dòng)力476KN，最大張力404KN；工況C，圓周驅(qū)動(dòng)力503KN，最大張力420KN；（啟動(dòng)時(shí)間按200s計(jì)算拉緊力為176KN。） </p><p>　　● 輸送機(jī)緊

12、急制動(dòng)（B，D工況）計(jì)算結(jié)果如下： </p><p>　　工況B，最大張力430KN，制動(dòng)力矩110KN.m，工況D，最大張力490KN，制動(dòng)力矩133KN.m。制動(dòng)時(shí)平均減速度0.16m/s2 。（制動(dòng)器設(shè)在尾部，傳動(dòng)滾筒組上。） </p><p>　　3、計(jì)算機(jī)動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)理論分析 </p><p>　　動(dòng)態(tài)分析的目的在于找出使運(yùn)輸帶的瞬時(shí)峰值應(yīng)力、最小的加速、減速

13、特性曲線(xiàn)，并確定采取的最佳起動(dòng)、停機(jī)方式、整機(jī)布置有關(guān)參數(shù)的確定及系統(tǒng)零部件的匹配等，以確保運(yùn)輸機(jī)能平穩(wěn)啟動(dòng)、停車(chē)和安全運(yùn)行。 </p><p>　　基于上述目的我們首先對(duì)該機(jī)采用了沈礦集團(tuán)公司與東北大學(xué)合作開(kāi)發(fā)的帶式輸送機(jī)動(dòng)態(tài)分析軟件進(jìn)行了分析、并獲得了必要的數(shù)據(jù)信息。施工圖開(kāi)始前我們又委托澳大利亞ACE公司對(duì)該機(jī)進(jìn)行了全面的動(dòng)態(tài)分析。分析結(jié)果驗(yàn)證和表明： </p><p>　　標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算

14、中的有關(guān)計(jì)算結(jié)果如電機(jī)功率3X800KW、輸送帶選型ST2000以及驅(qū)動(dòng)裝置、拉緊力176KN等有關(guān)型號(hào)、參數(shù)的選取可以滿(mǎn)足該機(jī)各種工況的實(shí)際需要。 </p><p>　　而標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算中尾部設(shè)一組制動(dòng)器，緊急停機(jī)時(shí)輸送帶將出現(xiàn)嚴(yán)重的高張力區(qū)和低張力區(qū)，這些都是不能接受的。動(dòng)態(tài)分析結(jié)果表明，當(dāng)該機(jī)以滿(mǎn)載狀態(tài)運(yùn)行緊急停機(jī)時(shí)，在尾部傳動(dòng)滾筒組處施加133KN的制動(dòng)力距時(shí)，其尾部傳動(dòng)滾筒組處輸送帶奔離點(diǎn)處的最大瞬時(shí)張力達(dá)5

15、50KN，此時(shí)輸送帶的安全系數(shù)只有5.1，即使輸送帶是空載運(yùn)行期輸送帶的最大瞬時(shí)張力也達(dá)到450KN，同時(shí)在距頭部傳動(dòng)滾筒中心300m處又出現(xiàn)一個(gè)低張力區(qū)，此時(shí)的輸送帶最小張力為5KN，下垂度為6.6%，如此的低張力很可能造成物料被拋出和托輥組被擠出，進(jìn)而損壞輸送機(jī)而不能正常使用，過(guò)大的高張力和過(guò)低的低張力將對(duì)整個(gè)輸送機(jī)產(chǎn)生嚴(yán)重后果。為避免此現(xiàn)象的發(fā)生，在動(dòng)態(tài)分析中，先后模擬了幾種方案，其中有： </p><p>

16、;　　●在頭部驅(qū)動(dòng)裝置上加飛輪， </p><p>　　●選用反應(yīng)快速的拉緊裝置 </p><p>　　●在輸送機(jī)中間部位加設(shè)制動(dòng)器 </p><p>　　通過(guò)動(dòng)態(tài)模擬計(jì)算分析后表明前二種方案均未取得最佳效果，而采用在輸送機(jī)中間位置加設(shè)一組制動(dòng)器后則比采用前兩種方案明顯提高。此種選擇方案的具體方法是將尾部滾筒組處的制動(dòng)器制動(dòng)力矩由原制動(dòng)力矩133KN改為62.5KN

17、，而在中部增設(shè)的一組制動(dòng)器其制動(dòng)力矩也為62.5KN，緊急停機(jī)時(shí)當(dāng)主電機(jī)電源關(guān)閉后，兩套制動(dòng)器同時(shí)上閘制動(dòng)，張緊絞車(chē)處于自動(dòng)鎖死狀態(tài)，此時(shí)尾部滾筒組奔離點(diǎn)輸送帶張力已由550KN降至415KN，而最小張力點(diǎn)出的張力也由5KN增加至30KN（輸送帶下垂度1%）其輸送帶的最大及最小張力值都在安全允許范圍內(nèi)，保證了在輸送工況最不利的條件下緊急停機(jī)時(shí)的需要。 </p><p>　　動(dòng)態(tài)分析中對(duì)A、D兩種工況下啟動(dòng)時(shí)張緊車(chē)

18、所需的拉緊速度及行程等均做了較詳細(xì)的分析，并為選擇與該機(jī)相適應(yīng)的APW自動(dòng)絞車(chē)提供了相關(guān)的許多技術(shù)參數(shù)。 </p><p><b>　　4、修改原方案 </b></p><p>　　根據(jù)動(dòng)態(tài)分析結(jié)果，我們?cè)谠贾梅桨富A(chǔ)上，在該輸送機(jī)距尾部約4000米處增設(shè)了制動(dòng)器，即尾部及中部各一套制動(dòng)器，制動(dòng)力矩分配為每套62.5KN.m。 </p><p&g

19、t;　　最終的帶式輸送機(jī)布置簡(jiǎn)圖及各點(diǎn)張力值見(jiàn)圖二布置簡(jiǎn)圖。 </p><p><b>　　圖二 </b></p><p>　　5、輸送機(jī)控制要求 </p><p><b>　　1）啟動(dòng) </b></p><p><b>　　2）停機(jī) </b></p><p

20、>　　該機(jī)停機(jī)分為正常停機(jī)和緊急事故狀態(tài)下停機(jī) </p><p><b>　　●正常停機(jī) </b></p><p>　　應(yīng)首先停止給料點(diǎn)給料，并采用CST可控停車(chē)，其時(shí)間應(yīng)大于自由停機(jī)時(shí)間，故整個(gè)可控停機(jī)時(shí)間不少于400s，然后上閘制動(dòng)。 </p><p><b>　　●緊急停機(jī) </b></p>&l

21、t;p>　　輸送機(jī)中的拉繩，輸送帶撕裂檢測(cè)煙霧，堵料檢測(cè)等裝置動(dòng)作并發(fā)出信號(hào)時(shí)，均視為緊急停機(jī)，此時(shí)應(yīng)停止給料點(diǎn)給料，同時(shí)關(guān)閉主電機(jī)電源并延時(shí)2s后兩套制動(dòng)器上閘制動(dòng)，自動(dòng)張緊絞車(chē)處于制動(dòng)鎖死狀態(tài)（系統(tǒng)突然失電視為緊急停機(jī)）。 </p><p><b>　　四、結(jié)語(yǔ) </b></p><p>　　長(zhǎng)距離、高速、運(yùn)量大且運(yùn)行工況復(fù)雜的輸送機(jī)，根據(jù)以上分析方法設(shè)計(jì)，