轮斗系统排土机卸料臂驱动滚筒增加直径方案

收稿日期:2009-06-09
作者简介石永林,长春工业大学电气工程及其自动化专业毕业,机电工程师,现任黑岱沟露天煤矿轮斗队副队长。

轮斗系统排土机卸料臂驱动滚筒增加直径方案
石永林
(黑岱沟露天煤矿,内蒙古　鄂尔多斯　010300)
摘　要:根据轮斗系统实际作业情况,增加排土机卸料臂驱动滚筒直径,来避免排土机卸料臂溢料以及打滑,从而保证轮斗系统正常作业。

关键词:打滑;直径;溢料;轮斗系统;连续工艺;排土机卸料臂驱动滚筒 中图分类号:TD422.24 文献标志码:C
文章编号:1008-0155(2009)05-0060-02
1、引言
黑岱沟露天煤矿有平均厚达49m 的黄土覆盖层,占总剥离量的40%以上。

黄土剥离主要依靠轮斗挖掘机来完成,由于轮斗系统运营成本相对较低,因此矿内对轮斗系统能力的提升非常重视,要求生产单位优化生产组织方法,改进设备性能,几年来取得了很好的效果。

2、轮斗系统在黑岱沟露天煤矿的使用现状黑岱沟露天煤矿采用三种生产工艺,即间断工艺、半连续工艺、连续工艺,轮斗是该矿剥离黄土层使用的连续工艺系统。

1996年投入运行以来,到2003年系统年产量已超过设计能力,虽然产量逐年增加,但设备结构上还存在设计不合理因素,因此需进一步改进。

3、轮斗系统的工艺特点
轮斗系统的工艺流程:两台轮斗挖掘机分别将挖掘的物料经皮带车A 转载到两条1.4m 的工作面胶带机(B11、B10)上,然后两条工作面胶带机将物料一起转载到同一条1.8m 的端帮胶带机上,并通过四条首尾相接的端帮胶带机(B12-3、B12、B12-1、B12-2、B13)转载到排土机胶带上,再经排土机一起排到排土场。

轮斗挖掘机胶带运行速度是4.8m/s ,1.4m 工作面胶带运行速度是5m/s ,1.8m 的端帮胶带与排土机胶带运行速度相同,都是5.5m/s ,此处设计就存在问题,物料是由轮斗挖掘机到胶带运输机,再到排土机将其排出,理应是其胶带运行速度逐级增
加,可是到了排土机后胶带运行速度没有增加;再加上当排土机处于上排状态,排弃高度达到20m 时,卸料臂就得提升到最高,物料倾斜向上运送,倾斜角度约为17度。

当两台轮斗挖掘机满载运行时,经常会出现排土机卸料臂受料口溢料,导致胶带打滑故障的发生,从而影响整套系统的运行,因此有必要对其进行改进。

轮斗系统胶带机布置示意图
轮斗系统是由轮斗挖掘机、排土机及各胶带运输机等设备组成的,像一条巨龙。

轮斗挖掘机是龙头,排土机是龙尾,若龙尾停下,整条龙也就无法发挥其功效,而每次出现溢料及打滑时,最少也需要半小时左右,才能将系统设备正常起机。

因此对排土机卸料臂胶带进行调整使它的运行速度提高,从而排土机卸料臂不再出现溢料及打滑现象,才能保证轮斗系统的正常作业。

4、在实际运转中出现排土机卸料臂的溢料及打滑造成的危害主要有
①频繁启动电机,严重影响电机寿命;②对驱
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动滚筒包胶及胶带磨损严重;③增加工人劳动强度;④设备出动率急剧下降造成产量减少。

5、提高排土机卸料臂胶带运行速度的改进方法
①选用转速更高一级的电机;②选用减速比较小的减速机;③增大排土机卸料臂驱动滚筒直径。

由于此条胶带采用双驱动,前两种方法虽然能提高胶带运行速度,但是需要耗费较大的成本,且安装空间不足,原有电机、减速机也浪费掉,所以前两种方法很难实现。

采用后一种增大驱动滚筒的直径的方法,是提高胶带运行速度最简单最容易实现的办法。

根据系统中皮带车B(皮带车B与排土机在很多方面相类似,如:物料倾斜向上运输;最大倾斜角度约为17度;双电机驱动等等)驱动滚筒直径增大的改造经验以及咨询厂家,排土机卸料臂的结构件强度足够,经现场测量与论证,改造后的滚筒安装空间足够。

经过分析计算,将原驱动滚筒的直径由800mm增加至900mm后,使用原有的驱动单元,电机的驱动功率足够,且胶带的运行速度也提高了不少,从而避免了排土机卸料臂的溢料现象和打滑现象,轮斗系统的正常作业得以保障。

其功率及速度验算如下:
因:V1=πd1n/60 V2=d2n/60
故:V1/V2=<d1/d2
得:V2=V1d2/d1=5.5×900/800≈6.2m/s
式中:V1-原滚筒胶带运行速度
V2-改进滚筒后胶带的运行速度
d1-原驱动滚筒直径
d2-改进后驱动滚筒直径
n-驱动滚筒转速
根据公式P=2P1=M1ωk1 V1=ωr1
故:M1=2P1/ωk1 ω=v1/r1
　M1=2P1r1/v1k1
　=2×300×103×0.4/5.5×1.3
　=3.35×104N m
式中:P-双驱动电机功率之和
P1-原驱动功率
M1-原驱动转矩
ω-驱动滚筒角速度
k1-电机功率备用系数
r1-原驱动滚筒半径
注:1)排土机卸料臂驱动装置采用双电机驱动,滚筒左右两侧各一台电机,其功率均为300K w,并换算为300×103N m/s;
2)驱动滚筒直径为800mm,其半径为r
1
= 014m;
3)k1其值范围为1到1.5之间,此公式中选k1=1.3;
4)所有公式中同一字母所代表名称相同、意义相同;
因:M1=Fv1 M2=Fv2
故:M2=v2M1/v1
　=6.2×3.35×104/5.5
　=3.77×104M m
又因:P2=M2ωk2 并将ω=v1/r1代入其中
　得:P2=M2k2v1/r1
=3.77×104×1.1×5.5/0.4
=5.70×105N m/s
5.57×105N m/s换算为570K w
P=2P1=2×300=600Kw
600K w>570K w
即　P大于P2也就是说原驱动电机功率能满足改进滚筒后所需电机功率
式中:P2-改进滚筒后所需电机功率
M2-改进滚筒后驱动转矩
k2-电机功率备用系数
F-重载运行时胶带牵引力
注:1)改进滚筒前后重载运行时胶带牵引力F不变;
2)k2其值范围为1到1.5之间,此公式中选k2=1.1;
3)驱动滚筒角速度与驱动滚筒转速n是不随驱动滚筒直径改变而改变的,是不变的;
由上式中可以得出,将原直径800m m的驱动滚筒改为900mm后,胶带运行速度由原速度5.5m/s提高为6.2m/s,原驱动电机功率能满足其正常运转,并且在改造滚筒的同时,对犁式清扫器、压紧平辊、钢制刮板、挡料板都进行相应的调整改造,免除了影响运行的因素,使他们能够起到安全有效的作用。

通过上述改造后,经过近一年的运行实践检验,达到了预期的目的,提高了轮斗系统的生产效率,说明此项改造是成功的。

(责任编辑:梁亚奋)
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