井下大倾角下运带式输送机设计要点简析

井下大倾角下运带式输送机设计要点简析
作者：邢勤国
来源：《中国科技博览》2014年第26期
摘要
大倾角带式输送机在我国矿山生产中有着广阔的应用前景，随着技术进步特别是在冶金矿山越来越受重视。

如果大倾角带式输送机能成功地用于井下，既能减少巷道开拓量和设备投资，又可加快工程进度，将具有显著的经济效益。

但如何解决在倾角较大时，向上、向下运输的问题，是带式输送机设计中一直长期未能解决的难点。

因此本文针对大倾角下运带式输送机关键技术问题，提出了解决问题的方法，从各方面解决了大倾角下运带式输送机的安全使用问题，今后必将在我国矿山生产中得到越来越广泛的应用。

关键词：下运带式输送机，制动器，捕捉器
【分类号】：TD528.1
1.1大倾角带式输送机开发的意义
大倾角是指上运倾角18°～28°和下运倾角在16°～25°范围的输送倾角。

大倾角带式输送机在我国矿山生产中有着广阔的应用前景，特别是在料矿。

我国倾斜料层较多，16°～25°倾角料层大量存在，目前16°～25°的大倾角上下山大多是人为地打成15°左右的小角度以采用普通带式输送机或者采用刮板输送机。

如果大倾角带式输送机能成功地用于井下，既能减少巷道开拓量和设备投资，又可加快工程进度，将具有显著的经济效益。

1.2井下大倾角带式输送机结构特点
1.2.1井下大倾角带式输送机基本要求
大倾角带式输送机的应用条件各有不同，它们能否适用于井下采区上下山运输应作具体分析。

根据料矿生产特点，对井下大倾角带式输送机的要求是：
（1）块度基本不受限制；
（2）输送量允许有较大的波动；
（3）除非物料含水量太大，均能保证在上运18°～28°和下运16°～25°的倾角范围内可靠运行；
（4）从工作原理上使得运距与输送能力不受限制，并可依据吨公里输送能力的大小而很容易地形成系列；
（5）结构简单，成本低，输送带自重相对于所容物料应尽可能的小，以降低成本；
（6）能够解决清扫干净的问题，或者输送带仍有浮料时使沿途撤落物料的程度不大于普通带式输送机。

1.2.2井下大倾角带式输送机结构特点
综合考虑井下的具体生产情况，能够用于井下物料输送的大倾角带式输送机有深槽光面带带式输送机和花纹带带式输送机。

深槽光面带带式输送机用于井下的主要缺点是对现场的适应性较弱，即当物料含水量较大时，物料容易在输送带上滑动，花纹带带式输送机虽然在一定程度上克服了此缺点，但是不易清扫。

因此，目前井下使用的大倾角带式输送机在结构上有以下特点。

1.采用四节深槽托辊组
为了增大物流断面积，提高输送能力，以及使倾斜输送的适应倾角增大，一般用梯形或V 形断面。

目前常用的深槽形托辊组有5个托辊，两侧托辊的槽角增至45°～60°，输送倾角可达20°左右。

但因中间托辊仍是水平布置，物料少时，容易下滑，为克服这一缺点，可采用接近V形断面的四节深槽托辊组，如图1-1所示。

这种断面能够有效提高物料与输送带之间的摩擦系数，从而增大输送倾角，但为避免输送带在侧托辊间的拐角处产生纵向断裂和块体在托辊上受挤时产生自锁效应，侧托辊槽角不能过大。

图1-1
2.采用人字花纹输送带
在普通带式输送机的设计中，为了稳妥可靠，光面输送带上运料最大倾角一般为18°，下运倾角一般在15°左右。

为增大输送倾角，可在输送机结构基本不变的条件下采用承载面具有花纹的输送带。

花纹图案有V形、人字形和波浪形等。

由于井下原料有时含水较大，为便于排水，以采用人字花纹带为宜。

3.采用振动清扫器与回程托轮
使用花纹输送带需要解决承载花纹面的清扫问题，尤其是花纹根部的清扫。

通常采取以下3个措施：首先在卸料滚筒处安装接触式刮板清扫器，其清扫器压力较小，用于清除花纹凸面上的浮料；然后采用振动清扫器，使粘附在花纹间的粉尘振掉，当然花纹间仍不可避免地存在附料；如果回程托辊仍然采用普通平形托辊，由于花纹与平托辊的接触挤压振动，这部分会撤落到地面，加大了清理工作，为了减少沿程粉尘的撒落，回程托辊采用托轮支承方式。

因输送
带花纹有较大倾角，故在托轮宽度较小的条件下，运行中总有花纹表面与托轮相接触，以避免输送带跳动。

2.1控制物料运行的稳定性
输送机在向下运行时，物料的重力使其有向下滚动的趋势，倾角越大物料的稳定性就越差，就越容易产生向下的滚动和滑动。

当输送机突然停车时，由于物料惯性因素，它的滚动趋势就更大。

如何防止物料在输送带上的滚动和滑动，此问题的解决好坏将直接影响着矿井的安全生产。

当下运胶带机倾角超过物料动安息角，或是由于工况的改变如水分增大，块度变化，物料产生一个向下滚滑的趋势。

经实验测得，•物料在小于-19°的坡段也不会产生向下的滚动。

对于输送机大于19°的坡段，我们采用设置防滚滑装置的办法加以解决。

该装置是采用覆盖带型式，对运输物料加一约束反力，防止物料的滚动和滑动。

2.2改善输送机的运行工况
输送机的功率随着所输送物料的多少不断的变化，因此当输送量较少时，输送机可能处在正功电动状态，而当输送量较多或满载时，输送机却又可能处在负功发电状态，在不同的运行状态必须采用相应的保护措施以免发生飞车事故。

欲改变运行工况就必须适当增加运行过程中的阻力，使输送机在比较稳定的状态下运行，最有效的途径就是使采用阻尼托辊。

2.3控制输送机启动、制动加速度
在输送机的设计规范中规定，输送机的启、制动加速度必须小于0.3m/s2。

而下运输送机有时会满载停车，然后再满载启动。

这时输送机正处于负功发电状态，因此就必须采用有效的保护装置以避免在启动、制动时出现飞车事故。

减速器的高速输出轴上增加液力制动器，为高速轴制动器。

在低速轴上面设置盘式制动器，为低速轴制动器。

解决输送机的制动问题。

2.4解决输送机在停车时产生飞带现象
因井下特殊环境的限制，可能出现胶带与滚筒之间进水等现象，导致摩擦系数减小，使得在传动滚筒停止转动后而胶带仍然在不停地向下滑动，这时同样要有可靠的保护装置使其停止滑动。

在井下，下运带式输送机实际运行中，当驱动滚筒已经制动时，由于工作面环境恶劣、空气湿度大等原因，容易产生飞带现象，从而产生巷道堵塞，损坏机件，影响工作面的正常生产。

在下运带式输送机中，虽然解决了制动问题，但如果飞带现象得不到控制，还是存在事故隐患。

据研究分析，产生打滑飞带现象主要由以下几个原因造成：
（1）在大倾角大运量时，胶带的下滑力及惯性力超过滚筒的极限摩擦力；
（2）水分较大，使滚筒与胶带的摩擦系数降低；
（3）起制动加速度过大，或滚筒制动失效。

飞带捕捉装置能有效地解决上述原因引起的打滑飞带。

[1]李煜等.带式输送机和主要部件设计计算.北方工业出版社，91～94
[2]运输机械设计选用手册编辑委员会.运输机械选用手册.北京：化学工业出版社，1999
[3]机械工业部北京起重机械研究所.DTⅡ型固定式带式输送机设计选型手册.北京：冶金工业出版社，1999
作者简介：姓名：邢勤国出生年月：1979年12月，男，山东淄博人，工程师，现在山东金鼎矿业有限责任公司从事机械设计工作。