V形临界状态复杂工况下带式输送机的分析与应用.docx

? ? “V”形临界状态复杂工况下带式输送机的分析与应用 ? ? 刘思敏 （晋能控股煤业集团挖金湾虎龙沟煤业有限公司， 山西 朔州 038300） 引言 国民经济的发展和科学技术进步，促使带式输送机在煤矿行业煤料运输中的应用越来越广泛，对比煤料的其它运输方式和设备，带式输送机具有输送距离长、运量大、办结输送、运行可靠等优点。煤矿井下巷道中带式输送机的布置方式趋于多样化，常见有长距离运输、长距离大倾角向上运输、大倾角向下运输等几种类型[1]。同时在煤矿井下巷道中，因为工况的因素，带式输送机的布置也有一些特殊的临界状态的类型，主要有：长距离小倾角向下运输的布置、“V”形布置和“反V”形布置方式。本文主要是针对晋能控股煤业集团挖金湾虎龙沟煤业井下带式输送机纵向布置呈“V”形的设计研究。 1 带式输送机概况 虎龙沟煤业位于山西省怀仁县鹅毛口镇，8.921 7 km2，设计生产能力为120 万t/年，主要开采石炭系5号、8 号煤层。虎龙沟煤业矿井-470 m 水平四采区出煤巷带式输送机呈纵向“V 字”形布置，其布置示意图如图1 所示。 图1 带式输送机纵向“V”形布置示意图 带式输送机原始设计参数：运量Q=1 200 t/h，带宽B=1.2 m，带速V=3.15 m/s，机长L=1 320 m，提升高H=-47.4 m，倾角β=-16°~16°，输送带型号ST/S800。 2 运行工况分析 带式输送机纵向“V”形布置对比长距离小倾角向下运输的布置和“反V”形布置方式，其运行存在共同点，三者临界状态带式输送机都存在电动或发电状态的不确定性[2]。但是带式输送机纵向“V”形布置的工况更加复杂，其运行工况具体情况如下： 1）带式输送机布置形式非常复杂，整个运行区段分为大倾角下运区段、水平区段、大倾角上运区段和小倾角下运区段四个部分。 2）在空载运行工况下，始终存在圆周驱动力Fu≥0。 3）在满载运行工况下，当模拟运行阻力摩擦因数取较大值，Fu≥0；模拟运行阻力摩擦因数取小值，圆周驱动力Fu≤0。 4）除此之外，在纵向“V”形布置临界状态带式输送机的存在电动或发电状态的不确定性，其发电运行工况和动力制动工况宜按计入超载系数后的输送量计算，一般输送量超载系数不宜小于1.1。 3 设计计算与部件选型 3.1 模拟摩擦阻力因数f 的取值 依据《DTⅡ（A）型带式输送机设计手册》可知，在带式输送机设备上，对于模拟摩擦阻力因数f 的取值无具体的确定值。一般其f 的取值范围为0.012~0.03之间，当带式输送机处于电动工况时f 取较大值范围区间，当带式输送机处于发电工况时f 取小值范围区间。 3.2 设计计算 3.2.1 已知参数 qRO为承载分支托辊组旋转部分质量，取18.5 kg/m；qRU为回程分支托辊组旋转部分质量，取6.5 kg/m；qB为输送带质量，取26.4 kg/m；qG为输送物料质量，取106 kg/m；C 为附加阻力系数，取1.070 8；f 为模拟摩擦因数，取0.012~0.03；L 为L1+L2+L3+L4=1320m；H 为H1+H2+H3+H4=-47.4 m；g 为重力加速度，取9.81 m/s2；Fs1为主要特种阻力，取1 600 N；Fs2为附加特种阻力，取4 200 N。 3.2.2 各种工况圆周力计算 3.2.2.1 满载运行圆周力（f=0.03） Fum=CFH+FSt+FS1+FS2=CLgf（qRO+qRU+2qB+qG）+qGHg+FS1+FS2。 当f=0.017 时，Fum=0。 3.2.2.2 空载运行圆周力（f=0.03） Fum=CLgf（qRO+2qB+qRU）+FS1+FS2. 3.2.2.3 最大正功率圆周力（f=0.03） L1向下段、L4微向下段空载，L2水平段、L3向上段有载。 3.2.2.4 最大负功率圆周力（f=0.012，计入超载系数1.1 校核） L1向下段、L4微向下段有载，L2水平段、L3向上段空载。 计入超载系数1.1，计算最大负功率圆周力Fumin=-113 066 N。 3.2.2.5 最大正功率启动圆周力 计算启动工况时，f=0.03，启动加速度a=0.2 m/s2。 3.2.3 制动力的计算 制动力不仅要满足带式输送机发电制动，而且要考虑动力制动，同时还要满足突然断电情况下制动要求，即考虑工作时的制动和带式输送机停止时的安全制动[3]。安全制动应计入输送量超载系数和安全制动系数，GB 50431—2008《带式输送机工程设计规范》中规定安全制动系数不应小于1.5。A煤矿建设项目安全设施设计审查和竣工验收规范》中规定，制动装置的制动力矩与设计最大静拉力差在闸轮上的作用力矩之比不得小于2，也不得大于3。为安全考虑，一般遵从后者，制动系数取2~