畢業設計_帶式輸送機(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 8 ゜ ,運量 Q=1 500 t/h，帶速 V= m/s，運距 L=2020m。 阻 尼式下運皮帶運輸機也具有較為廣闊的應用前景，它在輸送帶底面施加阻尼力來抵消載荷下運時產生的下滑力，其驅動裝置可以布置在輸送機的下端，使電動機在驅動中始終保持電動狀態，改善了輸送帶受力情況，同時可解決下運可伸縮皮帶運輸機不易伸縮的難題。在傾角不大于 16゜的下運工況均可應用，其防下滑的阻尼力可隨時任意調整，十分靈活方便。這種皮帶運輸機不僅具有膠帶張力小，結構簡單，可實現長距離運輸等優點，而且具有軟起動和功率平衡功能，安全保護設施完善，微機控制、傳感器監測，能滿足煤礦防爆要求。目前該機已有多臺在井下使用，運行情況 良好。 （六） 管狀皮帶運輸機 20 世紀 70 年代末，日本管狀皮帶運輸機進入實際應用階段，并逐步形成了一套設計理論和系列產品，在 32 個國家獲得專利，向 12個國家和地區轉讓了此項技術，形成了國際性的管狀皮帶運輸機學術團體，每年由Bridge Stone 公司主辦一次管狀皮帶運輸機技術研討會。 據不完全統計，自 20世紀 70年代以來，日本國內共生產皮帶運輸機1 000 多臺，最大運量 Q=3 000 t/h，最大機長 L=3 414 m，最大輸送傾角α =35゜ 42’。 90 年代初，我國首臺管狀皮帶運輸機在淮南礦務局新莊孜 礦地面使用，用于輸送原煤，運量 Q=600 t/h，運輸長度 L= m，總提升高度 H= m，帶速 V=175 m/min，繞過了精煤倉，有一個圓心角為 ゜、曲率半徑 R=115 m 的垂直彎曲段。該機的優點是：封閉輸送物料；可彎曲和大傾角輸送；可分別利用膠帶的上、下分支同時輸送物料；斷面積小；整機移動方便，重量輕，環保；可以減少轉載環節，便于實現控制等。其缺點為：對輸送物料的塊度有一定要求；不適于多點受、卸料；不適于給料不均勻的場合。這 3 點，正是井下皮帶運輸機的特點，因此，河南理工大學萬方科技學院本科畢業論文 9 管狀皮帶運輸機不 適于井下輸送。在經濟性方面，如果采用進口膠帶，就輸送機本身而言：當機長 L200 m 時，為普通帶的 倍；當機長 L200m時，為普通帶的 2 倍。膠帶國產化后，費用會有所下降。目前沈陽膠帶股份有限公司可生產配套的膠帶。如果將含走廊及轉載點的整個運輸系統進行比較，則費用基本相同。 （七） 壓皮帶運輸機 壓皮帶運輸機也是為增大輸送傾角而設計的， 1979 年美國大陸輸送機設備公司開始研制壓皮帶運輸機，并于 1983 年研制出壓帶式大傾角皮帶運輸機 HAC，這臺樣機的輸送傾角為 30゜～ 60゜，最大輸送能力為 2 900 t/h，其壓帶是通過旋轉的托輥組加載的。此后，大陸公司已生產 40多臺HAC。 1991～ 1994 年德國的 MAN TAKPR FODERTECHNIK 公司研制了 3臺用于卸船機的壓皮帶運輸機。前蘇聯和日本等國也研制了這種皮帶運輸機。國內生產的壓皮帶運輸機傾角可達 90゜，物料最大塊度可達 300 mm。這種輸送機由于本身結構的缺陷和經濟上的原因，目前還沒有在煤礦井下應用。 （八） 垂直提升輸送機 國外從 20 世紀 60 年代末開始發展垂直提升技術，德國 Trellex Flexowell 公司一直從事這種機型的研制，其 產品已有 5 萬余臺，分布于90 多個國家和地區，應用于各行各業。 1996 年 5月，該公司成功地將料袋式垂直提升技術應用于美國紐約北部一個水庫開發的隧道豎井開采中，該料袋式輸送機的連續垂直提升高度為 208m，帶速 m/s。 我國由于垂直提升技術起步晚，該技術在煤礦井下應用尚屬空白。根據我國大型煤礦的情況，若要滿足主井提升需要，主參數必須滿足運量 Q≥ 1200 t/h，高度 H≥ 400m。垂直提升輸送機目前存在輸送帶的阻燃性、安全性、冷粘技術、國產化、清掃以及整機凸弧段的拋料等問題。 河南理工大學萬方科技學院本科畢業論文 10 2020 年在上海地鐵施工設計 了一條垂直提升輸送機，其主參數為：額定連續輸送量 Q=180～ 200t/h，輸送水平距離 L= m，垂直提升高度H≥ 25 m，帶速 V= m/s，帶寬 B=1 000 mm，驅動功率 N=45 kW，目前該機正在使用中。 皮帶運輸機的發展趨勢 國外皮帶運輸機技術的現狀 國外皮帶運輸機技術的發展很快，其主要表現在 2個方面：一方面是皮帶運輸機的功能多元化、應用范圍擴大化，如高傾角帶輸送機、管狀皮帶運輸機、空間轉彎皮帶運輸機等各種機型；另一方面是皮帶運輸機本身的技術與裝備有了巨大的發展，尤 其是長距離、大運量、高帶速等大型皮帶運輸機已成為發展的主要方向，其核心技術是開發應用于了皮帶運輸機動態分析與監控技術，提高了皮帶運輸機的運行性能和可靠性。目前，在煤礦井下使用的皮帶運輸機已達到表 1所示的主要技術指標，其關鍵技術與裝備有以下幾個特點 （１）設備大型化其主要技術參數與裝備均向著大型化發展，以滿足年產 300~500 萬 t 以上高產高效集約化生產的需要。 （２） 應用動態分析技術和機電一體化、計算機監控等高新技術，采用大功率軟起動與自動張緊技術，對輸送機進行動態監測與監控，大大地降低了輸送帶的動張力， 設備運行性能好，運輸效率高。 （３）采用多機驅動與中間驅動及其功率平衡、輸送機變向運行等技術，使輸送機單機運行長度在理論上已有受限制，并確保了輸送系統設備的通用性、互換性及其單元驅動的可靠性。 （４）新型、高可靠性關鍵元部件技術。如包含 CST 等在內的各種先進的大功率驅動裝置與調速裝置、高壽命高速托輥、自清式滾筒裝置、高河南理工大學萬方科技學院本科畢業論文 11 效貯帶裝置、快速自移機尾等。如英國 FSW 生產的 FSW1200/（ 2～ 3）400（ 600）工作面順槽皮帶運輸機就采用了液粘差速或變頻調速裝置，運輸能力達 3000 t/h 以上，它的機尾與新型轉載 機（如美國久益公司生產的 S500E）配套，可隨工作面推移而自動快速自移、人工作業少、生產效率高。 表 11 國外皮帶運輸機的主要技術指標 主參數 順槽可伸縮皮帶運輸機 大巷與斜井固定式強力皮帶運輸機 運距 /m 2020～ 3000 ﹥ 3000 帶速 / ～ 4 4～ 5，最高達 8 輸送量 / 2500～ 3000 3000～ 4000 驅動總功率 /kW 1200～ 2020 1500～ 3000，最大達 10100 國內皮帶運輸機技術的現狀 我國生產制造的皮帶運輸機的品種、類 型較多。在“八五”期間，通過國家一條龍“日產萬噸綜采設備”項目的實施，皮帶運輸機的技術水平有了很大提高，煤礦井下用大功率、長距離皮帶運輸機的關鍵技術研究和新產呂開發都取得了很大的進步。如大傾角長距離皮帶運輸機成套設備、高產高效工作面順槽可伸縮皮帶運輸機等均填補了國內空白，并對皮帶運輸機的減低關鍵技術及其主要元部件進行了理論研究和產品開發，研制成功了多種軟起動和制動裝置以及以 PLC為核心的可編程電控裝置，驅動系統采用調速型液力偶合器和行星齒輪減速器。目前，我國煤礦井下用皮帶運輸機的主要技術特征指標如表 2所示。 表 12 國內皮帶運輸機的主要技術指標 主參數 順槽可伸縮皮帶運輸機 大巷與斜井固定式強力皮帶運輸機 河南理工大學萬方科技學院本科畢業論文 12 運距 /m 2020～ 3000 ﹥ 3000 帶速 / ～ 4 4～ 5，最高達 8 輸送量 / 2500～ 3000 3000～ 4000 驅動總功率 /kW 1200～ 2020 1500～ 3000，最大達 10100 國內外皮帶運輸機技術的差距 （一） 大型皮帶運輸機的關鍵核心技術上的差距 ⑴皮帶運輸機動態分析與監測技術 長距離、大功率皮帶運輸機的技術關鍵是動態 設計與監測，它是制約大型皮帶運輸機發展的核心技術。目前我國用剛性理論來分析研究皮帶運輸機并制訂計算方法和設計規范，設計中對輸送帶使用了很高的安全系統（一般取 n=10 左右），與實際情況相差很遠。實際上輸送帶是粘彈性體，長距離皮帶運輸機其輸送帶對驅動裝置的起、制動力的動態響應是一個非常復雜的過程，而不能簡單地用剛體力學來解釋和計算。已開發了皮帶運輸機動態設計方法和應用軟件，在大型輸送機上對輸送機的動張力進行動態分析與動態監測，降低輸送帶的安全系統，大大延長使用壽命，確保了輸送機運行的可靠性，從而使大型皮帶運輸機 的設計達到了最高水平（輸送帶安全系數 n=5～ 6），并使輸送機的設備成本尤其是輸送帶成本大為降低。 ⑵可靠的可控軟起動技術與功率均衡技術 長距離大運量皮帶運輸機由于功率大、距離長且多機驅動，必須采用軟起動方式來降低輸送機制動張力，特別是多電機驅動時。為了減少對電網的沖擊，軟起動時應有分時慢速起動；還要控制輸送機起動加速度～ m/s2，解決承載帶與驅動帶的帶速同步問題及輸送帶涌浪現象，減少對元部件的沖擊。由于制造誤差及電機特性誤差，各驅動點的功率會河南理工大學萬方科技學院本科畢業論文 13 出現不均衡，一旦某個電機功率過大將會引起燒電機 事故，因此，各電機之間的功率平衡應加以控制，并提高平衡精度。國內已大量應用調速型液力偶合器來實現輸送機的軟起動與功率平衡，解決了長距離皮帶運輸機的起動與功率平衡及同步性問題。但其調節精度及可靠性與國外相比還有一定差距。此外，長距離大功率皮帶運輸機除了要求一個運煤帶速外，還需要一個驗帶的帶速，調速型液力偶合器雖然實現軟啟動與功率平衡，但還需研制適合長距離的無級液力調速裝置。當單機功率 500 kW 時，可控 CST軟起動顯示出優越性。由于可控軟起動是將行星齒輪減速器的內齒圈與濕式磨擦離合器組合而成（即粘性傳動）。 通過比例閥及控制系統來實現軟起動與功率平衡，其調節精度可達 98% 以上。但價格昂貴，急需國產化。 （二） 技術性能上差距 我國皮帶運輸機的主要性能與參數已不能滿足高產高效礦井的需要，尤其是順槽可伸縮皮帶運輸機的關鍵元部件及其功能如自移機尾、高效儲帶與張緊裝置等與國外有著很大差距。 ⑴裝機功率 我國工作面順槽可伸縮皮帶運輸機最大裝機功率為 4 250 kW，國外產品可達 4 970 kW，國產皮帶運輸機的裝機功率約為國外產品的 30%～40%，固定皮帶運輸機的裝機功率相差更大。 ⑵運輸能力 我國皮帶運 輸機最大運量為 3000 t/h，國外已達 5500 t/h。 ⑶最大輸送帶寬度 我國皮帶運輸機為 1400 mm，國外最大為 1830 mm。 ⑷帶速 由于受托輥轉速的限制，我國皮帶運輸機帶速為 4m/s，國外為 5m/s河南理工大學萬方科技學院本科畢業論文 14 以上。 ⑸工作面順槽運輸長度 我國為 3000 m，國外為 7300m。 ⑹自移機尾 隨著高產高效工作面的不斷出現，要求順槽可伸縮皮帶運輸機機尾隨著工作面的快速推進而快速自移。國內自移機尾主要依賴進口，主要有 2種：（ a）隨轉載機一起移動的由英國 LONGWALL 公司生產的自移機尾裝置。（ b） 德國 DBT 公司生產的自移機尾裝置。前者只有一個推進油缸，后者則有 2 個推進油缸。 LONGWALL 公司生產的自稱機尾用于在國內帶寬 m的輸送機上，缺點是自移機尾輸送帶的跑偏量太小，糾偏能力弱，剛性差。德國生產的自移機尾在國內使用效果優于前者，水平、垂直 2 個方向均有調偏油缸，糾偏能力強。因此，前者還需完善，后者則需研制。但對自移機尾的要求是共同的，既要滿足輸送機正常工作時防滑的要求，又要滿足在輸送機不停機的情況下實現快速自移。 ⑺高效儲帶與張緊裝置 我國采用封閉式儲帶結構和絞車紅緊為主，張緊小車易脫軌， 輸送帶易跑偏，輸送帶伸縮時，托輥小車不自移，需人工推移，檢修麻煩。國外采用結構先進的開放式儲帶裝置和高精度的大扭矩、大行程自動張緊設備，托輥小車能自動隨輸送帶伸縮到位。輸送帶有易跑偏，不會出現脫軌現象。 ⑻輸送機品種 機型品種少，功能單一，使用范圍受限，不能充分發揮其效能，如拓展運人、運料或雙向運輸等功能，做到一機多用；另外，我國煤礦的地質條件差異很大，在運輸系統的布置上經常會出現一些特殊要求，如彎曲、大傾角（ +25176。）直至垂直提升等，應開發特殊型專用機種皮帶運輸機。 河南理工大學萬方科技學院本科畢業論文 15 （三） 可靠性、壽命上的差距 ⑴輸送帶抗拉強度 我國生產的織物整芯阻燃輸送帶最高為 2500 N/mm，國外為 3150 N/mm。鋼絲繩芯阻燃輸送帶最高為 4000 N/mm，國外為 7000 N/mm。 ⑵輸送帶接頭強度 我國輸送帶接頭強度為母帶的 50%～ 65%，國外達母帶的 70%～ 75%。 ⑶托輥壽命 我國現有的托輥技術與國外比較，壽命短、速度低、阻力大，而美國等使用的新型注油托輥，其運行阻力小，軸承采用稀油潤滑，大大地提高了托輥的使用壽命，并可作為高速托輥應用于皮帶運輸機上，使用面廣，經濟效益顯著。我國輸送機托輥壽命為 2萬 h，國外托輥壽命 5～ 9萬 h，國產托輥壽命僅為國外產品的 30%～ 40%。 ⑷輸送機減速器壽命 我國輸送機減速器壽命 2 萬 h，國外減速器壽命 7萬 h。 ⑸皮帶運輸機上下運行時可靠性差 （四） 控