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摘 要：在矿井生产系统中，不可避免地涉及到矸石的排放问题，但排矸场地一般离工业场地较远且地势复杂，这时可以利用双向带式输送机下带面将地面洗选矸石运往井下与掘进矸石一起，通过新掘巷道直接运往排矸场地，既节约了地面用地，又实现了排矸系统的机械化。本次结合鄂庄煤矿的带式输送机设计实例，介绍了双向带式输送机的选型设计，确定了电机功率及逆止器、制动器的选型方式，并根据双向运输带式输送机易跑偏的特点，改进了纠偏形式，该机投产运行后，输送带运行平稳，达到了预期的设计效果。
关键词：双向带式输送机 设计选型 吊挂式 纠偏装置
中图分类号：TD52 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2018）02（a）-0094-03
带式输送机具有连续运输、生产效率高、运行阻力小、耗电量低等优点，如今已被各煤矿广泛应用。但随着采煤机械化程度和机械化水平的不断提高，采煤工作面推进速度加快，如果在掘进过程中仅能满足上皮带运送煤炭或矸石，下皮带回空，效率将大大降低。
很多煤矿在未使用双向带式输送机前，多采用巷道中一边铺设带式输送机另一边铺设轨道，但因巷道断面限制，轨道仅能铺设单道，使矿车单向运行，灵活性差。现鄂庄煤矿因产量不断提高，受单向轨道运输的条件影响，导致井下矸石运出效率低，采掘出的煤炭转运速率也大受影响。
为提高生产效率、简化运输环节，近期，鄂庄煤矿104运输巷中使用了一部上运矸石下运煤炭的双向带式输送机。
1 主要设计参数
（1）输送量：200t/h（上皮带运矸石，下皮带运煤炭）；
（2）铺设长度：1125m；
（3）装机功率：2×160kW；
（4）带宽：1000mm；
（5）带速：2.5m/s；
（6）倾角：13.5°至0°；
（7）胶带：PVG1400S。
2 皮带承载及运输情况简介
本部双向带式输送机基于吊挂皮带机基础之上，根据矿方已成形的巷道情况，机头驱动部布置在21m的平巷上，其他部分布置在13.5°的倾斜巷道中，胶带缠绕及物料运输情况如图1所示。
3 选型计算
3.1 功率的确定
由于双向运输皮带机工况不同会导致圆周驱动力差异较大，所以需要分几种工况进行设计计算，工况分别为：承载分支满载回程分支满载工况、承载分支满载回程分支空载工况及承载分支空载回程分支满载工况。
圆周驱动力：
FU=FH+FN+FS1+FS2+FSt，N （1）
式中，FH为主要阻力，N；
FN为附加阻力，N；
FS1为特种主要阻力，N；
FS2为特种附加阻力，N；
FSt为倾斜阻力，N。
（2）
（3）
式中，qRO为承载分支托辊组每米长度旋转部分重量，kg/m；
qRU为回程分支托辊组每米长度旋转部分重量，kg/m；
qB为每米长度输送带重量，kg/m；
qG为每米长度输送物料重量，kg/m；
f为上运模拟摩擦系数，本次取值0.03，对于重要的输送机，建议查阅国家標准GB/T 17119-1999中5.1.3节后慎重选择；
f为下运模拟摩擦系数，本次取值0.012；
FSt1为上运分支提升阻力，N；
FSt2为下运分支提升阻力，N。
根据不同工况，将参数带入以上公式中，求出圆周驱动力，综合比较可知，承载分支满载回程分支空载工况时圆周驱动力最大，利用这个最大值计算出电机功率为127kW。本次驱动系统采用双滚筒双电机驱动方式，功率配比为1∶1，考虑井下工况及安全性，所以决定使用2台防爆电机，每台电机功率为160kW，安全系数为1.26。
3.2 逆止器选型
由于本条双向运输皮带机倾角大于5°，如果遇到输送机带载停机的情况，必须配置足够大逆止力矩的逆止器进行逆止制动，防止出现倒转、飞车、物料下滑堵塞巷道、减速器电机超速损坏等破坏性事故，而要保证输送带逆止安全可靠，就需要对其严格选型，合理布置。
由经验可知，在承载分支满载回程分支空载工况停车时所需的逆止力最大，因此将相应参数带入以下公式即可求得逆止力。
逆止力：
N （4）
欲将逆止器安装于传动滚筒轴端，所以逆止力矩如式（5）所求：
（5）
根据相关规定，在逆止器选型时安全系数一般为1.5～2即可满足要求，此次考虑到双向皮带机井下工况复杂，选用上海精基NJZ038逆止器，逆止力矩38kN·m，安全系数达2.58，配置一台即可。
3.3 制动器选型
此条皮带机最大倾角为13.5°，由于物料重力作用，输送机很容易造成飞车事故，所以处理好此问题的关键是配备可靠的制动装置。
由经验可知，在承载分支空载回程分支满载工况时所需的制动力最大，因此将相应参数带入下式即可求出所需制动力：
，N （6）
计算得FBmax=52401N；
制动力矩，N·m；
其中，i为制动器的安装轴到传动滚筒的传动比；
由此可知制动力矩MZ=20960N·m。
考虑到下运时制动的重要性，选择两倍的制动安全系数，最终将KPZ-1200/2×80盘式可控软制动装置安装在传动滚筒轴端。此种盘式可控软制动装置制动力矩可调，能实现线性控制，使带式输送机的停车减速度保持在0.1～0.3m/s2，可避免输送带张力急剧变化而导致输送带堆叠。 另外，盘式制动器的选型也应注意两点：一是制动装置是皮带下运控制的关键部件，应注意其制动能力留有较大的余量，以适应带式输送机过载条件的要求；二是应核算正常运行工况和最小制动减速度工况下，盘式制动器提供的散热条件是否满足要求。
4 皮带跑偏调整
皮带跑偏一直是带式输送机生产工作中的常见问题，如果不进一步改进纠偏设计，那么双向运输皮带机的跑偏问题将更加难以控制。
本次输送机设计针对皮带跑偏问题采取了两种纠偏方式。
方式一，按照每20m一组布置全自动液压调正器。当皮带运行跑偏时，皮带与检驱轮接触，检驱轮带动油泵旋转，输出压力油控制驱动油缸往复运动，带动调心托辊偏转，使调心托辊的线运动方向与皮带运行方向形成夹角，产生的摩擦力驱动皮带，使皮带始终在设定的范围内运行，从而避免皮带跑偏造成撒料、磨损皮带，达到保护皮带正常运行的目的。
方式二，改进吊架结构。一般双向运输皮带机吊架的设计是上皮带承载托辊直接用绳卡固定在钢丝绳上，双向吊架上端用绳卡与钢丝绳固定，下皮带承载托辊固定在双向吊架下端的销轴上，这样虽然仅需单排钢丝绳便可贯穿整机，但经过矿上多年的使用证明，此种方式极易造成皮带跑偏，原因是上皮带受料时造成钢丝绳不稳定，相应带动吊架晃动，当下皮带再受料时，承载托辊的不稳定会导致受料点跑偏，使得皮带上的物料不均匀，这样造成的跑偏极不容易调整（如图2所示）。
所以此次设计根据鄂庄煤矿多年生产经验，在双向运输段利用拉绳座固定第二排钢丝绳，双向吊架将上下两排钢丝绳同时固定住，上下承载托辊分别固定在上下钢丝绳上，这样双向运输段便形成一个框架结构，相比传统设计，钢丝绳更稳定，皮带不容易跑偏（如图3所示）。
5 结语
经过几个月的生产使用，双向皮带机的加入极大地加快了生产进度，满足了快速掘进生产的需要，减轻了劳动强度，节省了投资费用，确保了安全运输，更获得了较好的经济效益和社会效益，在类似条件下具有极高的推广前景和应用价值。
参考文献
[1] 张尊敬.DTⅡ（A）型带式输送机设计手册[M].北京：冶金工业出版社，2003.
[2] 张海明.下运带式输送机的选型设计及应用[J].煤矿机械，2009，30（7）：7-8.
[3] 陳学锋.大倾角下运强力带式输送机设计要点[J].中国煤炭，2012，38（7）：97-99.
关键词：双向带式输送机 设计选型 吊挂式 纠偏装置
中图分类号：TD52 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2018）02（a）-0094-03
带式输送机具有连续运输、生产效率高、运行阻力小、耗电量低等优点，如今已被各煤矿广泛应用。但随着采煤机械化程度和机械化水平的不断提高，采煤工作面推进速度加快，如果在掘进过程中仅能满足上皮带运送煤炭或矸石，下皮带回空，效率将大大降低。
很多煤矿在未使用双向带式输送机前，多采用巷道中一边铺设带式输送机另一边铺设轨道，但因巷道断面限制，轨道仅能铺设单道，使矿车单向运行，灵活性差。现鄂庄煤矿因产量不断提高，受单向轨道运输的条件影响，导致井下矸石运出效率低，采掘出的煤炭转运速率也大受影响。
为提高生产效率、简化运输环节，近期，鄂庄煤矿104运输巷中使用了一部上运矸石下运煤炭的双向带式输送机。
1 主要设计参数
（1）输送量：200t/h（上皮带运矸石，下皮带运煤炭）；
（2）铺设长度：1125m；
（3）装机功率：2×160kW；
（4）带宽：1000mm；
（5）带速：2.5m/s；
（6）倾角：13.5°至0°；
（7）胶带：PVG1400S。
2 皮带承载及运输情况简介
本部双向带式输送机基于吊挂皮带机基础之上，根据矿方已成形的巷道情况，机头驱动部布置在21m的平巷上，其他部分布置在13.5°的倾斜巷道中，胶带缠绕及物料运输情况如图1所示。
3 选型计算
3.1 功率的确定
由于双向运输皮带机工况不同会导致圆周驱动力差异较大，所以需要分几种工况进行设计计算，工况分别为：承载分支满载回程分支满载工况、承载分支满载回程分支空载工况及承载分支空载回程分支满载工况。
圆周驱动力：
FU=FH+FN+FS1+FS2+FSt，N （1）
式中，FH为主要阻力，N；
FN为附加阻力，N；
FS1为特种主要阻力，N；
FS2为特种附加阻力，N；
FSt为倾斜阻力，N。
（2）
（3）
式中，qRO为承载分支托辊组每米长度旋转部分重量，kg/m；
qRU为回程分支托辊组每米长度旋转部分重量，kg/m；
qB为每米长度输送带重量，kg/m；
qG为每米长度输送物料重量，kg/m；
f为上运模拟摩擦系数，本次取值0.03，对于重要的输送机，建议查阅国家標准GB/T 17119-1999中5.1.3节后慎重选择；
f为下运模拟摩擦系数，本次取值0.012；
FSt1为上运分支提升阻力，N；
FSt2为下运分支提升阻力，N。
根据不同工况，将参数带入以上公式中，求出圆周驱动力，综合比较可知，承载分支满载回程分支空载工况时圆周驱动力最大，利用这个最大值计算出电机功率为127kW。本次驱动系统采用双滚筒双电机驱动方式，功率配比为1∶1，考虑井下工况及安全性，所以决定使用2台防爆电机，每台电机功率为160kW，安全系数为1.26。
3.2 逆止器选型
由于本条双向运输皮带机倾角大于5°，如果遇到输送机带载停机的情况，必须配置足够大逆止力矩的逆止器进行逆止制动，防止出现倒转、飞车、物料下滑堵塞巷道、减速器电机超速损坏等破坏性事故，而要保证输送带逆止安全可靠，就需要对其严格选型，合理布置。
由经验可知，在承载分支满载回程分支空载工况停车时所需的逆止力最大，因此将相应参数带入以下公式即可求得逆止力。
逆止力：
N （4）
欲将逆止器安装于传动滚筒轴端，所以逆止力矩如式（5）所求：
（5）
根据相关规定，在逆止器选型时安全系数一般为1.5～2即可满足要求，此次考虑到双向皮带机井下工况复杂，选用上海精基NJZ038逆止器，逆止力矩38kN·m，安全系数达2.58，配置一台即可。
3.3 制动器选型
此条皮带机最大倾角为13.5°，由于物料重力作用，输送机很容易造成飞车事故，所以处理好此问题的关键是配备可靠的制动装置。
由经验可知，在承载分支空载回程分支满载工况时所需的制动力最大，因此将相应参数带入下式即可求出所需制动力：
，N （6）
计算得FBmax=52401N；
制动力矩，N·m；
其中，i为制动器的安装轴到传动滚筒的传动比；
由此可知制动力矩MZ=20960N·m。
考虑到下运时制动的重要性，选择两倍的制动安全系数，最终将KPZ-1200/2×80盘式可控软制动装置安装在传动滚筒轴端。此种盘式可控软制动装置制动力矩可调，能实现线性控制，使带式输送机的停车减速度保持在0.1～0.3m/s2，可避免输送带张力急剧变化而导致输送带堆叠。 另外，盘式制动器的选型也应注意两点：一是制动装置是皮带下运控制的关键部件，应注意其制动能力留有较大的余量，以适应带式输送机过载条件的要求；二是应核算正常运行工况和最小制动减速度工况下，盘式制动器提供的散热条件是否满足要求。
4 皮带跑偏调整
皮带跑偏一直是带式输送机生产工作中的常见问题，如果不进一步改进纠偏设计，那么双向运输皮带机的跑偏问题将更加难以控制。
本次输送机设计针对皮带跑偏问题采取了两种纠偏方式。
方式一，按照每20m一组布置全自动液压调正器。当皮带运行跑偏时，皮带与检驱轮接触，检驱轮带动油泵旋转，输出压力油控制驱动油缸往复运动，带动调心托辊偏转，使调心托辊的线运动方向与皮带运行方向形成夹角，产生的摩擦力驱动皮带，使皮带始终在设定的范围内运行，从而避免皮带跑偏造成撒料、磨损皮带，达到保护皮带正常运行的目的。
方式二，改进吊架结构。一般双向运输皮带机吊架的设计是上皮带承载托辊直接用绳卡固定在钢丝绳上，双向吊架上端用绳卡与钢丝绳固定，下皮带承载托辊固定在双向吊架下端的销轴上，这样虽然仅需单排钢丝绳便可贯穿整机，但经过矿上多年的使用证明，此种方式极易造成皮带跑偏，原因是上皮带受料时造成钢丝绳不稳定，相应带动吊架晃动，当下皮带再受料时，承载托辊的不稳定会导致受料点跑偏，使得皮带上的物料不均匀，这样造成的跑偏极不容易调整（如图2所示）。
所以此次设计根据鄂庄煤矿多年生产经验，在双向运输段利用拉绳座固定第二排钢丝绳，双向吊架将上下两排钢丝绳同时固定住，上下承载托辊分别固定在上下钢丝绳上，这样双向运输段便形成一个框架结构，相比传统设计，钢丝绳更稳定，皮带不容易跑偏（如图3所示）。
5 结语
经过几个月的生产使用，双向皮带机的加入极大地加快了生产进度，满足了快速掘进生产的需要，减轻了劳动强度，节省了投资费用，确保了安全运输，更获得了较好的经济效益和社会效益，在类似条件下具有极高的推广前景和应用价值。
参考文献
[1] 张尊敬.DTⅡ（A）型带式输送机设计手册[M].北京：冶金工业出版社，2003.
[2] 张海明.下运带式输送机的选型设计及应用[J].煤矿机械，2009，30（7）：7-8.
[3] 陳学锋.大倾角下运强力带式输送机设计要点[J].中国煤炭，2012，38（7）：97-99.