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大傾角皮帶運(yùn)輸機(jī)在中國媒礦生產(chǎn)制造中充分發(fā)揮著關(guān)鍵的功效，擁有寬闊的運(yùn)用市場前景，用以礦井生產(chǎn)制造，能降低開掘發(fā)展量和前期項(xiàng)目投資，減少施工期，提升生產(chǎn)率，擁有明顯的經(jīng)濟(jì)收益。一般而言，大傾角就是指上運(yùn)傾斜角18°~28°和下運(yùn)視角16°~25°的運(yùn)輸傾斜角。

時(shí)下運(yùn)皮帶運(yùn)輸機(jī)傾斜角超出25°時(shí)，非常容易出現(xiàn)運(yùn)輸原材料向下降（滾）動的難題。在皮帶輸送機(jī)啟動和制動系統(tǒng)時(shí)，原材料都存有向下降（滾）動的發(fā)展趨勢，且視角越大，其滑（滾）動的發(fā)展趨勢越顯著，當(dāng)大傾角下運(yùn)皮帶運(yùn)輸機(jī)上原材料的下降力超過系統(tǒng)軟件總摩擦阻力時(shí)，電機(jī)將進(jìn)到發(fā)電量負(fù)荷，一旦出現(xiàn)超重，電機(jī)的轉(zhuǎn)速比將會愈來愈高，進(jìn)而引起飛車安全事故，將嚴(yán)重危害煤礦的安全性高效率生產(chǎn)制造。

對于該難題，文中根據(jù)工程項(xiàng)目案例開展解析，對超大傾角下運(yùn)皮帶運(yùn)輸機(jī)的設(shè)計(jì)方案難題開展討論。某礦擬設(shè)計(jì)方案一條-32°的超大傾角下運(yùn)皮帶運(yùn)輸機(jī)，用于運(yùn)輸煤矸石磚回填土采空區(qū)，運(yùn)輸間距153m，運(yùn)輸量400t/h，較大塊徑不超出300mm，設(shè)計(jì)方案帶速1.6m/s。

1、帶式輸送機(jī)技術(shù)方案設(shè)計(jì)

1.1 輸送機(jī)整機(jī)方案設(shè)計(jì)

選擇DTⅡ04B型固定式帶式輸送機(jī)作為設(shè)計(jì)機(jī)型。單電機(jī)驅(qū)動，機(jī)長153m，帶寬1000mm，因?yàn)檩斔徒嵌却?，并且為下運(yùn)式輸送，為克服輸送帶上的物料向下滑（滾）動，選擇內(nèi)花紋鋼絲繩芯輸送帶ST800，采用由4節(jié)普通托輥組成的深槽托輥組，以增加物料與物料、物料與輸送帶之間的摩擦力，且在承載輸送帶上方安裝一條輔帶，通過以上設(shè)計(jì)將有效克服物料下滑問題。該系統(tǒng)布置示意圖如圖1所示。

圖1 帶式輸送機(jī)系統(tǒng)布置示意圖

根據(jù)輸送機(jī)的布置形式，采用傳統(tǒng)的逐點(diǎn)張力法進(jìn)行選型設(shè)計(jì)，使得輸送帶張力既滿足垂度條件又滿足摩擦力條件，最終選型方案如表1所示。

1.2 輸送機(jī)起動、制動方案設(shè)計(jì)

良好的軟起動、軟制動特性是設(shè)計(jì)帶式輸送機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)的首選目標(biāo)。輸送帶本身是一個彈性體，在負(fù)載運(yùn)行時(shí)具有極大的慣性，且輸送機(jī)起動加速度與停車減速度的值越大，在輸送帶上儲存的能量就越大，而釋放這些能量會對輸送機(jī)的機(jī)械系統(tǒng)和電氣系統(tǒng)產(chǎn)生極大的沖擊。

表1 帶式輸送機(jī)各部件選型方案

（1）直流變頻軟起動

軟啟動器根據(jù)提升交流電機(jī)供電系統(tǒng)頻率來保持變速，軟啟動器歸屬于無級穩(wěn)定變速，啟動電流量相對性較低，可確保運(yùn)輸設(shè)備的安全性與平穩(wěn)，另外可節(jié)約很多電磁能，減少公司耗能。根據(jù)解析電機(jī)容積、負(fù)荷種類，并聯(lián)系實(shí)際辦公環(huán)境，決策選用BPJ1-160/1140K四象限礦用防隔爆兼安全文化型溝通交流軟啟動器（四象限變頻器），根據(jù)操縱電動機(jī)的運(yùn)作頻率和轉(zhuǎn)速比，能合理防止運(yùn)輸負(fù)載很大時(shí)壓帶關(guān)機(jī)和啟動時(shí)的很大沖擊性，保持輕載穩(wěn)定起動。四象限變頻器隨時(shí)隨地檢測負(fù)功的造成，將負(fù)功感恩回饋到電力網(wǎng)，另外可保持系統(tǒng)軟件運(yùn)作中正功到負(fù)功及其負(fù)功到正功的穩(wěn)定操縱。該隔爆軟啟動器因?yàn)檫x用真空泵熱管散熱器技術(shù)性，合理處理了傳統(tǒng)式軟啟動器受到大電力電子器件熱管散熱欠佳的難題，很切實(shí)解決了大電力電子器件的熱管散熱難題，兩年來已在媒礦礦井交付使用7000幾臺。

另外，軟啟動器在配對各種脈沖電流抑止設(shè)備后可合理減少脈沖電流含水量。鍵入串聯(lián)電抗器可減少高次脈沖電流影響，減少三相不平衡度；輸出電抗器能合理過慮掉輸出側(cè)高次脈沖電流，進(jìn)而減少高頻率干擾信號，降低輸出工作電壓硬刺，降低電動機(jī)運(yùn)作噪音及電動機(jī)發(fā)燙，提升電動機(jī)的使用期。

（2）盤式剎車可控性軟制動系統(tǒng)

剎車系統(tǒng)是皮帶運(yùn)輸機(jī)的關(guān)鍵構(gòu)成，特別是在是下運(yùn)皮帶運(yùn)輸機(jī)，剎車系統(tǒng)特性的優(yōu)劣立即危害整個設(shè)備的安全性與靠譜運(yùn)作。下運(yùn)皮帶運(yùn)輸機(jī)在啟動時(shí)，狀況比較繁雜，可大概分成滿載啟動和負(fù)荷啟動，起車數(shù)據(jù)信號傳出后，應(yīng)立即檢測電機(jī)處在哪種負(fù)荷并采用有效的起車方法啟動。針對皮帶輸送機(jī)處在輕載或是滿載啟動：松閘后皮帶輸送機(jī)沒法在原材料下降力功效下啟動或啟動時(shí)間太長時(shí)，需運(yùn)用軟啟動器的追蹤啟動作用挑選適合的啟動曲線圖啟動電機(jī)，確保啟動穩(wěn)定，減少機(jī)械設(shè)備沖擊性，這與上運(yùn)友誼運(yùn)皮帶輸送機(jī)的啟動方法類似。但當(dāng)電機(jī)負(fù)荷啟動特別是在是載滿啟動時(shí)，運(yùn)輸機(jī)遇因原材料重量而自主運(yùn)行，這時(shí)必須根據(jù)制動系統(tǒng)對速率開展操縱，軟啟動器先不運(yùn)作待輸送皮帶負(fù)荷自主下降至電機(jī)額定功率超過同歩轉(zhuǎn)速比時(shí)，運(yùn)用軟啟動器的頻率跟蹤作用，全自動把頻率設(shè)置在最貼近電機(jī)同歩轉(zhuǎn)速比的頻率上，較大程度地降低電機(jī)資金投入時(shí)的機(jī)械設(shè)備沖擊性。

一般狀況下，下運(yùn)皮帶運(yùn)輸機(jī)制動減速度不可以很大，不然會導(dǎo)致很大的機(jī)械設(shè)備沖擊性，造成減速機(jī)傳動齒輪毀壞或脫軸。另外，制動系統(tǒng)務(wù)必要有很大的熱導(dǎo)率及優(yōu)良的熱管散熱標(biāo)準(zhǔn)，不然制動系統(tǒng)溫度過過高導(dǎo)致制動系統(tǒng)無效?？偟膩碚f，選擇KZP-1200/2×63液壓機(jī)過溫保護(hù)盤式剎車，該制動系統(tǒng)具備制動力矩可控性、工作中平穩(wěn)、熱管散熱優(yōu)良、可保持定車作用等優(yōu)質(zhì)特點(diǎn)。

2、防滾料裝置設(shè)計(jì)

2.1 常見防滾料輸送機(jī)的設(shè)計(jì)

大傾角帶式輸送機(jī)多為特種帶式輸送機(jī)，其中包括通過采用花紋帶來增大輸送傾角的花紋帶式輸送機(jī)；通過將物料夾持在承載帶和輔助帶之間伴隨輸送帶一起輸送，可實(shí)現(xiàn)垂直提升的夾帶帶式輸送機(jī)；通過布置托輥強(qiáng)行將輸送帶卷成圓管狀并形成密閉運(yùn)輸空間的圓管帶式輸送機(jī)；此外，采用特殊波狀擋邊輸送帶來增大輸送傾角并有效防止?jié)L料的波狀擋邊帶式輸送機(jī)在露天煤礦的開采中發(fā)展迅速。

2.2 本工程實(shí)踐應(yīng)用的防滾料裝置

物料防滾料的主要措施是增強(qiáng)輸送帶與物料之間的包裹和摩擦。當(dāng)輸送帶與物料之間摩擦力大于物料的下行分力時(shí)，物料才能在輸送帶的帶動下穩(wěn)定運(yùn)行而不發(fā)生滾料（滑動）。本文采取布置深槽托輥和增加輔帶的措施，保證輸送機(jī)輸送物料的正常運(yùn)行。在采用逐點(diǎn)張力法計(jì)算輸送帶張力時(shí)應(yīng)將輔帶與物料之間的摩擦阻力與支撐輔帶的托輥?zhàn)枇τ?jì)算在內(nèi)。

（1）深槽托輥

普遍形槽緩沖托輥組的構(gòu)造方式有2種：①單雙排弧型三節(jié)緩沖托輥；②單雙排V形4節(jié)緩沖托輥。擴(kuò)大運(yùn)輸傾斜角的原理：形槽型皮帶輸送機(jī)是根據(jù)提升側(cè)輥槽角，從而提升槽深，使輸送皮帶擠壓成型原材料，擴(kuò)大了原材料中間的內(nèi)滑動摩擦力及其原材料與輸送皮帶中間的滑動摩擦力，超過增阻止滑，提升運(yùn)輸傾斜角的目地，保證皮帶輸送機(jī)平穩(wěn)運(yùn)作而不產(chǎn)生滑（滾）料乃至更比較嚴(yán)重的安全事故。

文中選用雙V形4節(jié)形槽緩沖托輥，構(gòu)造如圖所示2圖示，該形槽緩沖托輥包含邊緩沖托輥、支撐架棍和緩沖托輥架，在其中邊緩沖托輥2與支撐架棍4各2個為1組，兩側(cè)緩沖托輥2建在后面支撐1與后中支撐6上，邊緩沖托輥2徑向與承重梁8間的交角為50°，底緩沖托輥4徑向與承重梁7的交角為25°，在具體運(yùn)用中這2個視角可以依據(jù)當(dāng)場狀況做相對調(diào)節(jié)。兩支撐架棍2呈“V”形建在前面支撐5與中支撐7上，底緩沖托輥與邊緩沖托輥中間留出100mm的間隙，即二者沒有同一個平面圖，鄰近的底緩沖托輥和邊緩沖托輥成疊叉狀，邊緩沖托輥內(nèi)web端上沿坐落于底緩沖托輥面下列，避免緩沖托輥頭頂部邊沿與輸送皮帶的觸碰，以盡快承重輸送皮帶確保其一切正常運(yùn)作。

同時(shí)，該類深槽托輥具有良好的對中性，對輸送帶跑偏具有一定的糾偏能力。

（2）輔帶

為防止塊狀物料沿輸送帶滾動而造成設(shè)備損壞和人身安全事故，本實(shí)踐中設(shè)計(jì)了上輔帶裝置。與氣囊式夾帶帶式輸送機(jī)和彈簧壓緊輥?zhàn)邮綂A帶帶式輸送機(jī)相比，該裝置結(jié)構(gòu)較為簡單，但原理相似，其結(jié)構(gòu)如圖3所示。輔帶在自身重力作用下下垂，與主帶承載分支上的物料相接觸，當(dāng)主輸送帶負(fù)載運(yùn)行時(shí)，主帶承載分支上的物料在摩擦力的作用下帶動輔帶同步運(yùn)行，這樣輔帶與承載輸送帶之間形成了相對封閉的空間，從而有效地防止了物料的滾動或下滑。

由于輔帶裝置下層輔帶無托輥設(shè)計(jì)，下層輔帶緊緊壓附到物料上，從而增加了物料與輸送帶之間的摩擦力，保證物料運(yùn)輸過程的穩(wěn)定性。

3、實(shí)際工程應(yīng)用

本系統(tǒng)經(jīng)過安裝調(diào)試正常后，于2017年正式投入工業(yè)性試驗(yàn)，平均運(yùn)行時(shí)間11h/d，平均運(yùn)輸石量2000t/d，輸送機(jī)已在空載、輕載、滿載下多次長時(shí)間運(yùn)行，能夠在滿載下起動平穩(wěn)、制動可靠，輸送帶運(yùn)行平穩(wěn)無跑偏、無打滑現(xiàn)象，整機(jī)運(yùn)行平穩(wěn)，變頻裝置、電氣控制及保護(hù)動作正確可靠，運(yùn)行情況良好。期間出現(xiàn)2個問題：

（1）初期輸送帶張緊后，運(yùn)轉(zhuǎn)24h出現(xiàn)輸送帶打滑現(xiàn)象，增加張緊力后打滑現(xiàn)象消失；

（2）開始時(shí)液壓閘啟動時(shí)間與變頻器配合存在時(shí)間差，造成輸送帶自滑，調(diào)整液壓閘開啟時(shí)間與油壓后，帶式輸送機(jī)正常運(yùn)行。

4、結(jié)語

（1）與夾皮帶運(yùn)輸機(jī)、波狀擋邊皮帶輸送機(jī)等大傾角特殊皮帶輸送機(jī)對比，該皮帶輸送機(jī)不但合理處理了原材料向下降（滾）動的難題，且運(yùn)作摩擦阻力更小，環(huán)保節(jié)能實(shí)際效果顯著。

（2）本新項(xiàng)目的取得成功執(zhí)行表明科研成果恰當(dāng)、行得通，科技含量及技術(shù)性合理性高，極大地提高了在我國媒礦的發(fā)展趨勢進(jìn)展和生產(chǎn)制造經(jīng)濟(jì)效益，確保了員工的安全生產(chǎn)工作，緩解了職工的勞動效率，降低安全事故發(fā)病率，具備普遍的效仿實(shí)際意義和線上推廣市場前景。