超大倾角皮带输送机整机设计方案

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大倾角皮带运输机在中国媒矿生产制造中充分发挥着关键的功效，拥有宽阔的运用市场前景，用以矿井生产制造，能降低开掘发展量和前期项目投资，减少施工期，提升生产率，拥有明显的经济收益。一般而言，大倾角就是指上运倾斜角18°~28°和下运视角16°~25°的运输倾斜角。

时下运皮带运输机倾斜角超出25°时，非常容易出現运输原材料向下降（滚）动的难题。在皮带输送机启动和制动系统时，原材料都存有向下降（滚）动的发展趋势，且视角越大，其滑（滚）动的发展趋势越显著，当大倾角下运皮带运输机上原材料的下降力超过系统软件总摩擦阻力时，电机将进到发电量负荷，一旦出現超重，电机的转速比将会愈来愈高，进而引起飞车安全事故，将严重危害煤矿的安全性高效率生产制造。

对于该难题，文中根据工程项目案例开展解析，对超大倾角下运皮带运输机的设计方案难题开展讨论。某矿拟设计方案一条-32°的超大倾角下运皮带运输机，用于运输煤矸石砖回填土采空区，运输间距153m，运输量400t/h，较大块径不超出300mm，设计方案带速1.6m/s。

1、带式输送机技术方案设计

1.1 输送机整机方案设计

选择DTⅡ04B型固定式带式输送机作为设计机型。单电机驱动，机长153m，带宽1000mm，因为输送角度大，并且为下运式输送，为克服输送带上的物料向下滑（滚）动，选择内花纹钢丝绳芯输送带ST800，采用由4节普通托辊组成的深槽托辊组，以增加物料与物料、物料与输送带之间的摩擦力，且在承载输送带上方安装一条辅带，通过以上设计将有效克服物料下滑问题。该系统布置示意图如图1所示。

图1 带式输送机系统布置示意图

根据输送机的布置形式，采用传统的逐点张力法进行选型设计，使得输送带张力既满足垂度条件又满足摩擦力条件，最终选型方案如表1所示。

1.2 输送机起动、制动方案设计

良好的软起动、软制动特性是设计带式输送机驱动系统的首选目标。输送带本身是一个弹性体，在负载运行时具有极大的惯性，且输送机起动加速度与停车减速度的值越大，在输送带上储存的能量就越大，而释放这些能量会对输送机的机械系统和电气系统产生极大的冲击。

表1 带式输送机各部件选型方案

（1）直流变频软起动

软启动器根据提升交流电机供电系统頻率来保持变速，软启动器归属于无级稳定变速，启动电流量相对性较低，可确保运输设备的安全性与平稳，另外可节约很多电磁能，减少公司耗能。根据解析电机容积、负荷种类，并联系实际办公环境，决策选用BPJ1-160/1140K四象限矿用防隔爆兼安全文化型沟通交流软启动器（四象限变频器），根据操纵电动机的运作頻率和转速比，能合理防止运输负载很大时压带关机和启动时的很大冲击性，保持轻载稳定起动。四象限变频器随时随地检测负功的造成，将负功感恩回馈到电力网，另外可保持系统软件运作中正功到负功及其负功到正功的稳定操纵。该隔爆软启动器因为选用真空泵热管散热器技术性，合理处理了传统式软启动器受到大电力电子器件热管散热欠佳的难题，很切实解决了大电力电子器件的热管散热难题，两年来已在媒矿矿井交付使用7000几台。

另外，软启动器在配对各种脉冲电流抑止设备后可合理减少脉冲电流含水量。键入串联电抗器可减少高次脉冲电流影响，减少三相不平衡度；输出电抗器能合理过虑掉輸出侧高次脉冲电流，进而减少高频率干扰信号，降低輸出工作电压硬刺，降低电动机运作噪音及电动机发烫，提升电动机的使用期。

（2）盘式刹车可控性软制动系统

刹车系统是皮带运输机的关键构成，特别是在是下运皮带运输机，刹车系统特性的优劣立即危害整个设备的安全性与靠谱运作。下运皮带运输机在启动时，状况比较繁杂，可大概分成满载启动和负荷启动，起车数据信号传出后，应立即检测电机处在哪种负荷并采用有效的起车方法启动。针对皮带输送机处在轻载或是满载启动：松闸后皮带输送机没法在原材料下降力功效下启动或启动時间太长时，需运用软启动器的追踪启动作用挑选适合的启动曲线图启动电机，确保启动稳定，减少机械设备冲击性，这与上运友谊运皮带输送机的启动方法类似。但当电机负荷启动特别是在是载满启动时，运输机遇因原材料重量而自主运行，这时必须根据制动系统对速率开展操纵，软启动器先不运作待输送皮带负荷自主下降至电机额定功率超过同歩转速比时，运用软启动器的頻率跟踪作用，全自动把頻率设置在最贴近电机同歩转速比的頻率上，较大程度地降低电机资金投入时的机械设备冲击性。

一般状况下，下运皮带运输机制动减速度不可以很大，不然会导致很大的机械设备冲击性，造成减速机传动齿轮毁坏或脱轴。另外，制动系统务必要有很大的热导率及优良的热管散热标准，不然制动系统温度过过高导致制动系统无效。总的来说，选择KZP-1200/2×63液压机过温保护盘式刹车，该制动系统具备制动力矩可控性、工作中平稳、热管散热优良、可保持定车作用等优质特点。

2、防滚料装置设计

2.1 常见防滚料输送机的设计

大倾角带式输送机多为特种带式输送机，其中包括通过采用花纹带来增大输送倾角的花纹带式输送机；通过将物料夹持在承载带和辅助带之间伴随输送带一起输送，可实现垂直提升的夹带带式输送机；通过布置托辊强行将输送带卷成圆管状并形成密闭运输空间的圆管带式输送机；此外，采用特殊波状挡边输送带来增大输送倾角并有效防止滚料的波状挡边带式输送机在露天煤矿的开采中发展迅速。

2.2 本工程实践应用的防滚料装置

物料防滚料的主要措施是增强输送带与物料之间的包裹和摩擦。当输送带与物料之间摩擦力大于物料的下行分力时，物料才能在输送带的带动下稳定运行而不发生滚料（滑动）。本文采取布置深槽托辊和增加辅带的措施，保证输送机输送物料的正常运行。在采用逐点张力法计算输送带张力时应将辅带与物料之间的摩擦阻力与支撑辅带的托辊阻力计算在内。

（1）深槽托辊

普遍形槽缓冲托辊组的构造方式有2种：①单双排弧型三节缓冲托辊；②单双排V形4节缓冲托辊。扩大运输倾斜角的原理：形槽型皮带输送机是根据提升侧辊槽角，从而提升槽深，使输送皮带挤压成型原材料，扩大了原材料中间的内滑动摩擦力及其原材料与输送皮带中间的滑动摩擦力，超过增阻止滑，提升运输倾斜角的目地，保证皮带输送机平稳运作而不产生滑（滚）料乃至更比较严重的安全事故。

文中选用双V形4节形槽缓冲托辊，构造如图所示2图示，该形槽缓冲托辊包含边缓冲托辊、支撑架棍和缓冲托辊架，在其中边缓冲托辊2与支撑架棍4各2个为1组，两侧缓冲托辊2建在后面支撑1与后中支撑6上，边缓冲托辊2径向与承重梁8间的交角为50°，底缓冲托辊4径向与承重梁7的交角为25°，在具体运用中这2个视角可以依据当场状况做相对调节。两支撑架棍2呈“V”形建在前面支撑5与中支撑7上，底缓冲托辊与边缓冲托辊中间留出100mm的间隙，即二者没有同一个平面图，邻近的底缓冲托辊和边缓冲托辊成叠叉状，边缓冲托辊内web端上沿坐落于底缓冲托辊面下列，避免缓冲托辊头顶部边沿与输送皮带的触碰，以尽快承重输送皮带确保其一切正常运作。

同时，该类深槽托辊具有良好的对中性，对输送带跑偏具有一定的纠偏能力。

（2）辅带

为防止块状物料沿输送带滚动而造成设备损坏和人身安全事故，本实践中设计了上辅带装置。与气囊式夹带带式输送机和弹簧压紧辊子式夹带带式输送机相比，该装置结构较为简单，但原理相似，其结构如图3所示。辅带在自身重力作用下下垂，与主带承载分支上的物料相接触，当主输送带负载运行时，主带承载分支上的物料在摩擦力的作用下带动辅带同步运行，这样辅带与承载输送带之间形成了相对封闭的空间，从而有效地防止了物料的滚动或下滑。

由于辅带装置下层辅带无托辊设计，下层辅带紧紧压附到物料上，从而增加了物料与输送带之间的摩擦力，保证物料运输过程的稳定性。

3、实际工程应用

本系统经过安装调试正常后，于2017年正式投入工业性试验，平均运行时间11h/d，平均运输石量2000t/d，输送机已在空载、轻载、满载下多次长时间运行，能够在满载下起动平稳、制动可靠，输送带运行平稳无跑偏、无打滑现象，整机运行平稳，变频装置、电气控制及保护动作正确可靠，运行情况良好。期间出现2个问题：

（1）初期输送带张紧后，运转24h出现输送带打滑现象，增加张紧力后打滑现象消失；

（2）开始时液压闸启动时间与变频器配合存在时间差，造成输送带自滑，调整液压闸开启时间与油压后，带式输送机正常运行。

4、结语

（1）与夹皮带运输机、波状挡边皮带输送机等大倾角特殊皮带输送机对比，该皮带输送机不但合理处理了原材料向下降（滚）动的难题，且运作摩擦阻力更小，环保节能实际效果显著。

（2）本新项目的取得成功执行表明科研成果恰当、行得通，科技含量及技术性合理性高，极大地提高了在我国媒矿的发展趋势进展和生产制造经济效益，确保了员工的安全生产工作，缓解了职工的劳动效率，降低安全事故发病率，具备普遍的效仿实际意义和线上推广市场前景。