賀京華

（山西鄉(xiāng)寧焦煤集團(tuán)毛則渠煤炭有限公司， 山西 臨汾 042100）

引言

化工冶金、煤炭等行業(yè)一般都是使用大傾角帶式輸送機(jī)進(jìn)行運(yùn)輸?shù)?。通常運(yùn)輸?shù)亩际浅杉奈锲坊蛘吒鞣N各樣的散裝材料，其輸送的密度是1m3包含500～2 500 kg。驅(qū)動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)在大傾角帶式輸送機(jī)中的地位是無可取代的，傳輸機(jī)的工作性能直接受驅(qū)動(dòng)裝置質(zhì)量好壞的影響。模擬設(shè)計(jì)的帶式輸送機(jī)設(shè)計(jì)參數(shù)如表1所示。

表1 帶式輸送機(jī)設(shè)計(jì)參數(shù)

1 驅(qū)動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)方案

通過實(shí)踐對(duì)比分析可知，這款輸送機(jī)是應(yīng)用裝有液力調(diào)速裝置的雙電動(dòng)機(jī)對(duì)其進(jìn)行雙滾筒的驅(qū)動(dòng)。電動(dòng)機(jī)、逆止器、彈性柱銷齒式聯(lián)軸器等組成驅(qū)動(dòng)裝置（如圖1所示）。

將減速器、電動(dòng)機(jī)和驅(qū)動(dòng)滾筒按順序進(jìn)行連接，將棒銷聯(lián)軸器安裝在減速器的低速軸上，在電動(dòng)機(jī)的輸出軸上安裝液力推桿制動(dòng)器，將其與驅(qū)動(dòng)滾軸進(jìn)行連接。在啟動(dòng)設(shè)備時(shí)，為了保障啟動(dòng)時(shí)加速度在0.1～0.3m/s2范圍之間，應(yīng)安裝能夠自動(dòng)控制進(jìn)油量的調(diào)速裝置，從而使得輸送機(jī)能夠到達(dá)額定轉(zhuǎn)速，液力調(diào)速裝置在帶式輸送機(jī)正常運(yùn)行時(shí)對(duì)其有著平衡功率的作用。將逆止器與液力推桿制動(dòng)器安裝在每一臺(tái)的驅(qū)動(dòng)裝置上，能夠?qū)斔蜋C(jī)的安全制動(dòng)起到保護(hù)作用，還能防止其逆轉(zhuǎn)[1]。

圖1 輸送機(jī)雙驅(qū)動(dòng)的布置方案

2 驅(qū)動(dòng)裝置的選型設(shè)計(jì)

2.1 驅(qū)動(dòng)滾筒周向力的計(jì)算

1）上分支運(yùn)行阻力F1的計(jì)算：

式中：qg為單位長度物料的質(zhì)量kg/m；qro為單位機(jī)長上托輥轉(zhuǎn)動(dòng)的部分質(zhì)量，31.087 kg/m；qb為單位長度輸送帶質(zhì)量，粗選為qb=56.4 kg/m；w為托輥?zhàn)枇ο禂?shù)，0.025。將數(shù)據(jù)代入式（1）得F1=21 904N≈21.9 kN。

2）下分支運(yùn)行阻力F2的計(jì)算：

式中：qru為單位機(jī)長下托輥轉(zhuǎn)動(dòng)的部分質(zhì)量，31.087 kg/m。將數(shù)據(jù)代入式（2）得F2=14 564N≈14.6 kN。

3）物料提升阻力F3的計(jì)算：

將數(shù)據(jù)代入式（3）得F3=7 340N≈7.3 kN。

4）繞過滾筒的附加阻力F'的計(jì)算：

式中：Fc為驅(qū)動(dòng)滾輪附加的阻力，600 N/個(gè)（經(jīng)驗(yàn)值）；Fg為改向滾筒附加的阻力，500N/個(gè)（經(jīng)驗(yàn)值）。將數(shù)據(jù)代入公式（4）得F'=3 200N≈3.2 kN。

5）驅(qū)動(dòng)滾筒的周向力Fu的計(jì)算：

驅(qū)動(dòng)滾筒的周向力Fu應(yīng)該與輸送帶運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的總阻力F相同，即：Fu=F=F1+F2+F3+F'=47 kN。

合理分布張力并且在每個(gè)驅(qū)動(dòng)滾輪沒有發(fā)生打滑情況的條件下應(yīng)用等驅(qū)動(dòng)功率單元法，把總功率或者總周向力平均分成相同的幾份。故而兩個(gè)驅(qū)動(dòng)裝置的功率比為

2.2 驅(qū)動(dòng)裝置內(nèi)各個(gè)構(gòu)件的選型計(jì)算

由上文計(jì)算可知，驅(qū)動(dòng)滾輪的周向力為47 kN，那么他的功率為：Po=Fuv=47×3.15=148.05 kW，得Po1=Po2=148.05÷2=74.025 kW。

2.2.1 電動(dòng)機(jī)選型計(jì)算

電動(dòng)機(jī)的功率為：

式中：K 為功率系數(shù)；η1為減速器的效率，0.95；η2為電壓降系數(shù)，0.90；η3為液力耦合器的效率，0.97；η4為多功能不平衡系數(shù)，0.90。

將數(shù)據(jù)代入式（6）（5）計(jì)算得P=179.01 kW。

2.2.2 耦合器的選型計(jì)算

因?yàn)檫\(yùn)輸帶的傾斜角過大，故而為了降低對(duì)電動(dòng)機(jī)、輸送帶等其他構(gòu)件的影響，就應(yīng)該運(yùn)用能達(dá)到45 s啟動(dòng)時(shí)間的調(diào)速型液力耦合器。功率輸送的范圍是選擇調(diào)速型液力耦合器的重要要求。因上文選用的是功率為100 kW的發(fā)電機(jī)，故而使用型號(hào)為YOTcs650的調(diào)速型液力耦合器，其功率在290～760 kW之間。

2.2.3 計(jì)算選擇減速器速比值

式中：D為驅(qū)動(dòng)滾輪的直徑，1.25m；n為電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，1 500轉(zhuǎn)/min；v為輸送帶的速度，3.15m/s。之后選擇標(biāo)準(zhǔn)的速度比值i=31.15。

2.2.4 逆止器選型計(jì)算

為了防止在輸送機(jī)滿載時(shí)突然斷電造成輸送機(jī)出現(xiàn)逆轉(zhuǎn)運(yùn)行的現(xiàn)象是逆止器的主要作用。設(shè)備的逆轉(zhuǎn)運(yùn)行不僅會(huì)造成整體運(yùn)輸系統(tǒng)出現(xiàn)堆煤事故，還將對(duì)設(shè)備自身以及相關(guān)工作人員帶來傷害，所以大角度（25°）的逆止器是不可或缺的。

逆止力矩計(jì)算公式

式中：FN為逆止力，N；R為傳動(dòng)滾筒的半徑，0.625 m；η為減速器的效率，0.95。

將數(shù)據(jù)代入式（8）（7）計(jì)算得 MN≈206N·m。

所以應(yīng)該使用逆止力矩為1000 N·m、型號(hào)為NF10-95的逆止器。

2.2.5 選擇聯(lián)軸器

使用彈性套柱銷式的聯(lián)軸器將液力耦合器和電動(dòng)機(jī)進(jìn)行連接；應(yīng)用帶制動(dòng)輪的柱銷聯(lián)軸器將減速器與液力耦合器進(jìn)行相連接；使用有彈性的柱銷齒式聯(lián)軸器對(duì)傳動(dòng)滾筒和減速器之間進(jìn)行連接。

3 結(jié)語

通過實(shí)踐表明，選擇以上型號(hào)的驅(qū)動(dòng)裝置對(duì)輸送帶的使用強(qiáng)度等級(jí)有著明顯的降低，還降低了整體的花費(fèi)成本，為了能夠使多臺(tái)設(shè)備一起驅(qū)動(dòng)的功率達(dá)到平衡就必須配置液力調(diào)速耦合器，這樣對(duì)輸送機(jī)的運(yùn)行與啟動(dòng)性能有顯著的改善作用。