劉懷江　丁凱　岳許輝　趙俊達(dá)

摘要：為有效解決地面原煤運(yùn)輸膠帶機(jī)實(shí)際生產(chǎn)過程中頻繁出現(xiàn)瞬時(shí)集中過載造成膠帶機(jī)停機(jī)的現(xiàn)象，減少運(yùn)輸系統(tǒng)對(duì)原煤生產(chǎn)的影響，現(xiàn)提出對(duì)地面原煤運(yùn)輸201、221膠帶輸送機(jī)進(jìn)行提速改造。通過更換減速器傳動(dòng)軸、傳動(dòng)齒輪、軸承、密封件等配件，降低膠帶機(jī)減速器的速比，提高帶速，解決了地面201、221膠帶輸送機(jī)出現(xiàn)集中過載造成膠帶機(jī)停機(jī)的現(xiàn)象，保證了地面原煤運(yùn)輸膠帶機(jī)的運(yùn)輸效率和可靠性。

Abstract： In order to effectively solve the phenomenon of frequent and concentrated overload caused by the ground coal transportation belt conveyor during the actual production process， the belt conveyor is shut down and reduce the impact of the transportation system on the production of raw coal， it is now proposed to improve the speed of the ground coal transportation 201， 221 belt conveyor. By replacing the reducer drive shaft， drive gear， bearings， seals and other accessories， it can reduce the speed ratio of the belt conveyor reducer and increase the belt speed， which solves the phenomenon of concentrated overload on the ground 201 and 221 belt conveyors and causes the belt conveyor to stop. The transportation efficiency and reliability of the ground raw coal transportation belt conveyor are improved.

關(guān)鍵詞：膠帶機(jī);減速器;生產(chǎn)效率;提速

Key words： belt conveyor;reducer;production efficiency;speed increase

中圖分類號(hào)：TD528? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1006-4311（2020）14-0170-02

0? 引言

梅花井煤礦2018年計(jì)劃年產(chǎn)量為960萬噸。目前有兩個(gè)采區(qū)同時(shí)開采，一分區(qū)布置1110208和1104205兩個(gè)綜采工作面，其中1110208綜采工作面順槽膠帶輸送機(jī)直接搭接在主斜井膠帶輸送機(jī)上，1104205綜采工作面原煤→順槽膠帶機(jī)→四區(qū)段膠運(yùn)石門膠帶機(jī)→井下三號(hào)煤倉→倉下甲帶給料機(jī)→主斜井膠帶輸送機(jī);二分區(qū)布置232201一個(gè)綜采工作面，工作面原煤→順槽膠帶機(jī)→23采區(qū)膠運(yùn)石門膠帶機(jī)→一煤組膠運(yùn)下山膠帶機(jī)→井下四號(hào)煤倉（井底煤倉）→倉下甲帶給料機(jī)→主斜井膠帶輸送機(jī)。地面煤流線：主斜井膠帶輸送機(jī)→201膠帶輸送機(jī)→篩分破碎車間→221膠帶輸送機(jī)→原煤倉上222/223分倉刮板輸送機(jī)→地面原煤倉。

地面201、221膠帶輸送機(jī)帶速為4.5m/s，主斜井膠帶輸送機(jī)最高帶速為6.7m/s，由于地面201/221膠帶輸送機(jī)帶速低于主斜井膠帶輸送機(jī)帶速，在主斜井膠帶輸送機(jī)輸送高峰時(shí)，造成201、221膠帶裝載時(shí)瞬時(shí)集中過載導(dǎo)致重載停機(jī)。

1? 問題及解決方案

為解決201、221膠帶機(jī)停機(jī)現(xiàn)象，通過改變201、221膠帶輸送機(jī)減速器的減速比，以提高膠帶輸送機(jī)的運(yùn)行速度。

經(jīng)過對(duì)主煤流系統(tǒng)運(yùn)量進(jìn)行分析，二分區(qū)（井底煤倉）給到主井帶式輸送機(jī)的峰值運(yùn)量為900t/h，工作面原煤經(jīng)過煤倉緩存后再給到主井帶式輸送機(jī)的峰值運(yùn)量為650t/h，工作面原煤未經(jīng)煤倉緩存直接給入主斜井膠帶輸送機(jī)的峰值為2000t/h，主井帶式輸送機(jī)的峰值總運(yùn)量為3550t/h（900+650+2000），主煤流系統(tǒng)瞬時(shí)峰值運(yùn)量大于201、221膠帶輸送機(jī)的設(shè)計(jì)能力（3100t/h）。煤量瞬時(shí)增大時(shí)，201、221膠帶輸送機(jī)帶速低于主斜井膠帶輸送機(jī)帶速，造成201膠帶裝載率很高最終導(dǎo)致重載停機(jī)，每次處理重載停機(jī)需人工將201膠帶輸送機(jī)上的原煤清理到棧橋地面上，待膠帶機(jī)輸送機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)正常后再由人工上到膠帶機(jī)上，清理原煤約15噸，影響礦井生產(chǎn)近兩小時(shí)。為解決201、221膠帶機(jī)停機(jī)現(xiàn)象，提出對(duì)201、221帶式輸送機(jī)提速進(jìn)行改造。

2? 需要解決的關(guān)鍵技術(shù)問題

地面201、221膠帶輸送機(jī)提速改造解決的關(guān)鍵技術(shù)在于改變減速器速比，通過與設(shè)備生產(chǎn)廠家技術(shù)聯(lián)絡(luò)，利用原減速器箱體，更換減速器傳動(dòng)軸、傳動(dòng)齒輪、軸承、密封件等將201輸送機(jī)減速器原速比18.06降至14.22，221輸送機(jī)減速器原速比17.499降至13.578，帶速分別提到5.4m/s和5.7m/s。利用原減速器箱體不僅降低設(shè)備采購費(fèi)用，節(jié)約礦井生產(chǎn)成本，更有效利用了更換下來的減速器。

3? 提速后的膠帶機(jī)安全運(yùn)行能力驗(yàn)算

3.1 膠帶機(jī)運(yùn)輸能力分析驗(yàn)算

改造前，地面201/221膠帶輸送機(jī)設(shè)計(jì)的運(yùn)輸能力均為3100t/h，主井帶式輸送機(jī)的峰值總運(yùn)量為3550t/h（900+650+2000）。將201/221膠帶輸送機(jī)改造后的速度為5.4m/s和5.7m/s，根據(jù)公式可計(jì)算201膠帶機(jī)的運(yùn)輸能力：

已知帶速V=5.4m/s，帶寬B=1600mm，按堆積角α=30°，A=0.208m2，查表可得K=0.905（傾角按14.5°計(jì)算），煤的散集密度r=900kg/m3，運(yùn)輸能力Q=3.6AVRK=3.6×0.208×5.4×900×0.905=3293.45t/h。

221膠帶機(jī)的運(yùn)輸能力：帶速V=5.7m/s，查表可得K=0.89（傾角按16°計(jì)算），同上可計(jì)算得Q=3418.8T/H。

通過計(jì)算可知，提速改造后，201/221膠帶機(jī)的運(yùn)輸能力均提高。

3.2 膠帶機(jī)機(jī)架受力分析驗(yàn)算

上托輥、輸送帶及物料的重量全部由中間架上的槽鋼承擔(dān)。中間架托輥承受輸送帶及物料重量的65%，兩邊托輥各承受17.5%。兩邊托輥的傾斜角度隨物料重量的不同，在30°～40°之間取值。

每個(gè)中間架支腿受力Q1為：

式中 qG—物料單位質(zhì)量;qB—輸送帶單位質(zhì)量;qRU—輸送帶單位質(zhì)量;qK—中間架單位質(zhì)量;g—重力加速度;αo—托輥間距，取3m。

考慮到輸送帶跑偏后，對(duì)鋼管產(chǎn)生的合彎矩利用余弦定理可得：T=584.5N，Q1=1966N，則T=2489.4N

槽鋼的最大彎矩為：Mc=2489.4×0.75=1867.05N·m，選取槽鋼外徑D=60mm，內(nèi)徑d=53mm。槽鋼的抗彎截面模量為：W=π（D4-d4）/32D=0.83×10-5m3

槽鋼的彎曲正應(yīng)力為：σ=Mc/W=225MPa

選取Q235鋼，其抗拉強(qiáng)度σ=380～470MPa，確定槽鋼的抗拉強(qiáng)度未420MPa。取安全系數(shù)n=1.2，則許用應(yīng)力為：σ=σ/n=350MPa。

槽鋼強(qiáng)度滿足要求。

3.3 膠帶機(jī)安全系數(shù)的分析驗(yàn)算

已知201膠帶機(jī)的技術(shù)參數(shù)為：V=5.4m/s，帶寬B=1600mm，Q=3293.45t/h，r=900kg/m，β=14.5°，L=79m?？捎?jì)算FU=FH+FN+FS1+FS2+FSG=cfLg[（2qB+qG）cosβ+qR0+qRV]+FS1+FS2+qGHG

經(jīng)查表f=0.025，MR0=50kg，MRV=42kg，LR0=1.5m，LRV=3m， 可計(jì)算qR0=MR0/LR0=33kg/m，qRV=MRV/LRV=14kg/m。

經(jīng)查表qB=117kg/m，可得出qG=Q/3.6V=111kg/m。傾斜阻力FSG=qGHG=qGgLsinβ=24086.69N

主要阻力FS1=FSa+FSb，前傾角為0°，

FSa=Cαμ0L（qB+qG）gcosβsinα=0N，F(xiàn)Sb=0N，故FS1=0N，F(xiàn)S2=FSC+FSd，F(xiàn)SC=APCμ3=700N，F(xiàn)Sd=BKa=2400N，F(xiàn)S2=3100N。

FU=28167.99N

摩擦力備用系數(shù)n可取1.3～1.7。

a=a1+a2=300°，μ=0.4，

取1.3時(shí)，F(xiàn)1=Fmax=F[（n/eμa-1）+1]=33311.02N;

F2=F1/eμa=4102.34N

可得出M=7.9;

取1.7時(shí)，則F1=34893.49N，可得出M=7.4;

經(jīng)查表得，膠帶機(jī)的安全系數(shù)符合規(guī)定。

4? 減速器改造后的經(jīng)濟(jì)效益

4.1 201/221膠帶機(jī)減速器改造材料費(fèi)用節(jié)約效益

通過表1可得知，購買201、221膠帶輸送機(jī)新減速器費(fèi)用約為85萬元，改造費(fèi)用為35萬元，可節(jié)約成本50萬元，按實(shí)際一臺(tái)在用，一臺(tái)備用計(jì)算，總計(jì)可節(jié)約成本100萬元。

4.2 201/221膠帶輸送機(jī)改造生產(chǎn)影響節(jié)約效益

每次處理重載停機(jī)需人工將201、221膠帶輸送機(jī)上的原煤清理到棧橋地面上，待膠帶機(jī)輸送機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)正常后再由人工上到膠帶機(jī)上，清理原煤約15噸，影響礦井生產(chǎn)近兩小時(shí)。經(jīng)對(duì)2017年全年因201/221膠帶機(jī)重載停機(jī)統(tǒng)計(jì)的生產(chǎn)影響共計(jì)96.42個(gè)小時(shí)。按照主運(yùn)輸膠帶機(jī)設(shè)計(jì)能力為每小時(shí)能拉出3100噸煤計(jì)算的話，96.42個(gè)小時(shí)可拉出298902噸煤。大大提高了主運(yùn)輸線膠帶機(jī)原煤運(yùn)輸效率。

5? 改造后存在的問題及解決方法

201、221膠帶輸送機(jī)提速改造后，機(jī)頭物料拋物點(diǎn)發(fā)生變動(dòng)，且對(duì)機(jī)頭卸載倉沖擊變大，需要對(duì)機(jī)頭卸載倉進(jìn)行改造、加固，同時(shí)機(jī)尾落料點(diǎn)撒煤較多，需將機(jī)尾導(dǎo)料倉加長(zhǎng)，并在下帶加裝了掃煤器，防止煤塊從下帶卷入機(jī)尾滾筒。

通過對(duì)以上影響部位的整改，確保膠帶輸送機(jī)提速后正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

6? 總結(jié)

通過對(duì)地面原煤201、221膠帶輸送機(jī)的提速改造，有效解決瞬時(shí)集中過載造成膠帶機(jī)停機(jī)的現(xiàn)象，減少了運(yùn)輸系統(tǒng)對(duì)原煤生產(chǎn)的影響。在改造過程中，利用原減速器箱體，更換內(nèi)部件，即達(dá)到改變減速器速比的效果，同時(shí)降低了設(shè)備采購費(fèi)用，節(jié)約礦井生產(chǎn)成本。自2018年投入使用至今，提速改造后消除了201、221膠帶輸送機(jī)重載停機(jī)對(duì)礦井生產(chǎn)的影響，提高了設(shè)備運(yùn)行效率。

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