大功率长距离胶带机的选型

大功率长距离胶带机的选型
1 启动方式选择
潘集第三煤矿座落于淮南市西北部的潘集区境内，设计生产能力500kt/a 。

目前该矿分为两个水平开采，其中二水平东一
11-2煤采区为二水平首采面，胶带机上山巷道全长1476m倾角a=0°〜10.5〜5.5〜0°。

由于巷道倾角较大，运距较长，该条胶带机必须采用软启动方式，所谓的“软启动”实际上就是对设备的启动过程进行控制，按其预定的、合理的启动加速度启动。

例如，输送胶带机启动，由公式：
FQ=FZRM?a
式中：
FQ启动时输送机的圆周力
FZ正常运行时输送机的圆周力
刀M输送机总的等效质量（包括其上的货物）
a――启动加速度由上式可见，启动加速度大，启动时的圆周力越大。

启动所
需的功率越大，传动系统本身所受到的启动冲击越大，对关键零部件破坏力就越大。

使用“软启动”技术，可以有效降低启动加速度，从而减少启动时输送机的圆周力，减少对设备的冲击，同时可以使电动机逐台空载启动，减小启动电流对电网的冲击。

目前，淮南矿业集团潘三矿井下在用主运胶带机采用的软启动装置共分为两大类
3种形式。

分别为机械类软启动装置，有CST装置和液体粘性软启动装置。

电气类软启动装置，即变频软启动装置。

现根据多年的现场实际使用情况，对上述几种软启动装置进行简单比较分析：
CST “软启动”装置，CST主要由一级普通斜齿轮传动加一级行星齿轮减速机构、液体粘性制动器、传感器以及液压驱动装置等机械和电子部件组成。

这种“软启动”装置与减速箱合二为一，它利用了行星差动轮系特点，将内齿圈作为第二个输入主动件，用液粘制动器（同液粘软启动装置中的液粘偶合器）来控制内齿圈的转速，从而控制输出轴的转速。

它启动平稳，可以显著减小启动冲击，具有“软锁定”功能，驱动系统的所有部件，都将在冲击或过载时受到保护。

但是CST的初期投资大，系统零配件需要进口，维护成本高昂。

液粘型“软启动”装置，液粘型软启动装置是根据液体粘性传动原理设计的传动装置。

液粘离合器功率传递的主体部件是两组彼此穿插的摩擦片，润滑油从其中强制通过。

两组摩擦片中的一组称主动摩擦片（主动摩擦片可以轴向移动），与输入轴接连，另一组称从动磨擦片，与输出轴连接，通过控制离合器工作活塞的油压来改变两组摩擦片（对偶片）的间距，从而增减它们之间的粘着力，完成液粘离合器的调速功能。

液粘型“软启动”装置的优势是投资较小，但是缺点明显，减速器和软启动装置分开布置，还需要单独设置液压站，占地面积大，没有功率平衡装置。

变频调速是通过改变电动机定子供电频率来改变旋转磁场同步转
速进行调速的，在综采综掘系统中，应用最广的交－直－交变频器，它是借助微电子器件、电力电子器件和控制技术，先将工频电源经整流成直流，再由电力电子器件逆变为电压和频率可调的交流电源，它的响应能力快，能根据煤量自动调整带速，维护费用低，但是在井下应用过程中，变频器的散热问题是一个较难解决的问题，对环境温度要求较高，同时我国国内厂家目前对于6kV及6kV以上等级的井下矿用变频装置还没有取得技术突破。

根据淮南矿业集团潘三矿的现状以及以上几种设备的实际使用情况分析认为二水平东一11-2煤采区胶带机选用CST软启动比较合理。

2 驱动功率选型计算
二水平东一11-2煤采区胶带机上山巷道全长1476m倾角a=0°〜10.5〜5.5〜0°,巷道宽度5.2m，高度4.1m。

巷道情况：倾角5仁0° ,长度L1=215m 倾角8 2=10.5 °，长度L2=836m 倾角8
3=5.5 °，长度L3=340m 倾角8 4=0°,长度L4=25m。

作为主运输皮带，初步考虑安装一条装机功率 4 X 630kW
运输量1850t/h，带宽1200mm①159口吋槽型托辊（35°）、上托辊间距1200mm下托辊间距3000mm托辊槽角35°,带强ST3150钢丝绳芯阻燃胶带、每米带重qB=42kg/m，带速4.0m/s , 安装长度1476m。

每米皮带上的物料重量qG=Q/（3.6V）=1800/ （3.6X4.0）
=128.5kg/m
承载分支托辊组每米长度旋转部分重量
qRO=31.59/1.2=26.33kg/m
回程分支托辊组每米长度旋转部分重量qRU=29.1/3 =9.7kg/m 提升高度：192m
阻力系数f 值为，查表取f=0.035 。

2.1 计算圆周驱动力
2.1.1主要阻力。

FH=fL1g[qR0+qRU+(2qB+qG cos 5 1]+fL2g[qRO +qRU+(2qB+qG cos 5 2]+fL3g[qRO+qRU+ (2qB+qG
cos53]+fL4g[qRO+qRU+(2qB+qG)cos54]
=0.035 X( 215+25)X 9.8 X [26.33+9.7+ (2X 42
+128.5) X cos0 ° ]+0.035 X 836X 9.8 X [26.33+9.7+
(2X42+128.5) X cos10.5 ° ]+0.035 X 340X 9.8 X [26.33+9.7+
(2X42+128.5)Xcos5.5°]=119572N
2.1.2主要特种阻力FS1〜8000N附加特种阻力
FS2^ 5000N。

2.1.3 倾斜阻力。

FSt=qGXHg=qGXgX(L2Xsin 52+L3Xsin 53)
=128.5X9.8X(836Xsin10.5 °+340Xsin5.5 °) =232890N
2.1.4圆周驱动力：装料系数C,根据长度1476m查表取1.06。

FU=CX FH+FS1+FS2+FSt=1.0& 119572+8000+5000+232890=3726
36N。

2.2传动功率计算
传动滚筒轴功率Pa=FlK v/1000=372636 X 4.0/1000=1490kW 考虑电机传动效率、功率分配不平衡问题和电压降系数，PM =PAX N0= 1490/ (0.9 X 0.9 X 0.9 ) = 2045 ( kW
现选用的4X 560kW电动机功率2240kW>PM同步转速
1480r/min 。

2.3不打滑条件计算
2.3.1输送机满载启动时出现的最大圆周驱动力：
FUmax=KXAFU=1.5X 372636=558954N
2.3.2回程带上保持的最小张力。

根据给定条件，双滚筒传动书=3.4 X3.4=11.56
F2min》FUmax/(e 讥-1 ) =558954/ (11.56-1 ) =52931N
2.4皮带强度验算
2.4.1传动滚筒奔离点最小张力S1=52931N。

2.4.2胶带最大张力
Fmax=FU+S1=372636N+52931N=425567N
安全系数m=(3150X 1200) /425567=8.88 。

故选用的矿用ST3 1 50钢丝绳芯整芯阻燃胶带强度满足要求。

2.5 输送能力校核在带宽已知情况下，输送能力计算公式为：
Q^ 3.6Svk p
式中：
S --- 输送带上允许的物料最大横截面积；m2
物料的运行堆积角6 ;查表带速4.0m/s时&为20°
托辊槽角入=35°;带宽B=1200mm查表S=0.165 ( m2
V带速；m/s；4m/s，速度系数取0.95
k——倾斜输送机面积折减系数；按最大倾角10.5。

查表
k=0.95
p ――原煤堆积密度；kg/m3；查表原煤p =900kg/m3
运输能力：Q= 3.6Svk p = 3.6 x 0.165 x 4.0 x 0.95
X 0.95 x 900=1930 ( t/h )
满足系统1850t/h 运输需要。

3设计选型结果根据以上计算，二水平东一11-2 煤采区胶带机上山胶带机
主要技术参数为：Q=1850t/h，B=1200mm，V=4.0m/s，L=1476m，倾角a=0〜-10.5〜-5.5〜0°, H=192m胶带机配用四台电动机，电动机功率为4X 630kW电压等级10000V,胶带机启动方式选择CST软启动装置，胶带选用ST3150钢丝绳芯阻燃胶带。