浅析皮带逆止器在大倾角带式输送机中的改造应用杨军

浅析皮带逆止器在大倾角带式输送机中的改造应用杨军

杨军

(山西中煤平朔北岭煤业有限公司运转队山西朔州036800)

摘要：在煤矿开采过程中，应注重提高机械化水平、煤矿的开采速度、产量的升高，这就要求煤矿带式输送机的运输量能够匹配矿井的生产能力。但是，由于煤矿开采环境的特殊复杂性，带式输送机在大多情况下都是处在有坡度或者输送途径起伏的环境中，选择正确的制动器、逆止器在带式输送中的应用是提高采煤效率、安全生产的重要工作。

关键词：带式运输机;逆止器;改造;方案;安全

1逆止器的重要性

逆止器的主要作用是防止倾斜带式输送机有载停车时发生倒转或顺滑现象，是提升运输设备上的保护装置。作业方式分为水平运输、向上运输、向下运输，任意一种运输方式出现事故都会非常严重。比如在输送机负载向上运输时，因各种原因出现突发停机状况，那么，整个输送机及负载便会在自身重力下出现反转高速运行的紧急情况，造成设备损坏，还可能造成危险事故，对正在工作人员产生安全威胁。输送机只能按照按照指定方向行驶，千万不可发生逆转。所以，选配合理逆止器，保证煤矿带式输送机的安全工作是重点。本文主要通过分析介绍我矿皮带逆止器在主斜井大倾角带式输送机中的改造，来跟大家探讨学习。

2设备现状及改造原因

北岭煤业主斜井胶带输送机主斜井提升设备：

输送物料：原煤，粒度0～300mm

散密度：ρ=0.9t/m3

输送量：Q=260t/h

尾部至头部水平输送距离：Lh=354.190m

尾部至头部倾角：α=25°

提升高度：H=165.158m

带宽：B=1000mm

带速：V=2.5m/s

驱动方式：采用头部单滚筒单电机变频调速驱动方式。

电动机：Y4002-4,N=250kW，10kV，一台。

减速器：M3PSF80型（SEW），i=31.5(传动滚筒直径D=1000mm)，冷却风扇，一台。

制动装置：YBWZ400/121，N=0.33kW，一台。

逆止器：NF40-70，一台。

胶带：带强ST1250N/mm，钢绳芯阻燃防静电胶带

拉紧装置：重载小车拉紧。

主井带式输送机布置简图如下：

2.1改造前设备情况：

主斜井在1号减速机、2号减速机高速轴分别安装了1台逆止器。

型号：非接触式逆止器NF40-70。

2.2改造原因：

煤矿安全规程要求，皮带逆止器是带式输送机中重要的安全保护措施，有着严格的使用原则，要根据不同的煤矿工作条件有针对性的对逆止器结构和工作原理进行全面的分析，要保证逆止器的适用型号、使用条件、逆止力矩、安装的具体位置以及预计达到的使用效果。

（1）、因原逆止器安装在高速端，安装位置与技改设计实际不符。

（2）、原有逆止器设备老化、安全系数低，逆止力矩不够。

（3）、原安装逆止器型号，与设计院设计型号不一致。

（4）、为保障安全生产运输，并通过联合试运转验收，需对原有逆止器进行改造。

3改造方案

3.1逆止器计算、选型过程：

在带式输送机使用倾斜角度δ≥5°时配套逆止器、根据输送机物料的下滑摩擦阻力以及输送机的使用环境参数计算滚筒逆止力矩和安全系数确定逆止器的选型。

输送能力验算：

当带宽B=1000mm，带速V=2.5m/s，堆积角取θ=20°，槽角λ=45°时，α=25°其小时输送量根据ISO5048式计算如下：

Q=3600SVKρ

=3600×0.12154×2.5×0.68×0.9=669t/h>260t/h。

由此可见当带宽B=1000mm，带速V=2.5m/s时能够满足小时输送量Q=260t/h的要求。

钢绳芯胶带带强：ST=2000N/㎜

胶带每米长质量：q0=37kg/m

输送物料每米长质量：q=Q/(3.6×V)=28.89kg/m

上托辊每米长旋转部分质量：q1=18.4kg/m（上托辊间距1.2m）

下托辊每米长旋转部分质量：q2=5.7kg/m（下托辊间距3m）

阻力系数：ω=0.045(已考虑附加阻力),

重力加速度：g=9.81m/s2

头部单滚筒单电机驱动，围包角α=200o,滚筒摩擦系数μ=0.3。

自动拉紧，起动系数A=1.5

阻力和电动机功率验算：

胶带上分支运行摩擦阻力：

F1=（q+q0+q1）×ω×Lh×g=13179.2N

胶带下分支运行摩擦阻力：

F2=（q+q2）×ω×Lh×g=6676.5N

物料提升阻力：

F3=q×H×g=46805.9N

传动滚筒圆周力：P=F1+F2+F3=66661.5N

传动滚筒轴功率：No=PV/1000=166.7kW

电机功率：N=1.2No=200kW

选用一台电动机N=250kW＞200kW，满足要求。

胶带张力计算：

取输送机尾部上分支胶带张力：S4=21611.4N

输送机尾部下分支胶带张力：S3=S4=21611.4N

输送机头部上分支胶带张力：S1=S4+F1+F3+q0×H×g=141544N

输送机头部下分支胶带张力：S2=S1-P=74882.4N

防滑验算：

传动滚筒围包角：α=200°

滚筒摩擦系数：μ=0.3

传动滚筒围包角验算：

S1•A/S2=2.84=eua=2.85，满足要求。

下垂度验算：

上胶带1%下垂度允许最小张力:Smin=15（q+q0）×g=9695.6N

下胶带1%下垂度允许最小张力:Smin=37.5×q0×g=13611.4N

胶带1%下垂度允许最小张力:Smin=13611.4N，满足要求

安全系数验算：m=B•ST/S1=14.13>7满足要求

经防滑验算、下垂度及安全系数验算，三者均满足要求。

传动滚筒轴逆止力矩验算：

逆止力矩Mt=K•［F3－（2q0+q1+q2+q）×Lh×ω×g］×D/2=41511Nm（D=1.0m，K=2，ω=0.012）

选用一台逆止器DSN090，Tn=90kN•m＞,41.511kNm，满足防逆转要求。

3.2现场改造：

（1）、拆除主斜井1号减速机、2号减速机高速轴安装的非接触式逆止器。

（2）、在主斜井2号减速机低速轴端安装型号为DSN090接触式逆止器1台。

3、克服的困难：

（1）、经过现场测算，吊装取平，绘图设计，自行加工了逆止器防转基座。

（2）、逆止器与减速机配套的轴径，大小、长短及键槽尺寸、安装位置尺寸重新进行了测算、加工，符合逆止器安装要求。

（3）、主斜井驱动处机电设备多，施工地点空间狭小，起吊安装难度大。

4安装要求

1、主斜井安装的逆止器型号、安装位置必须与技改设计相符。

2、根据逆止器的起吊重量选择合适的吊装设备。

3、安装轴、键与逆止器内圈上的毛刺、污垢必须去除，并涂上一层润滑油脂，使逆止器装配更流畅。

4、逆止器与轴装配时，只能用平键，不允许使用楔键，键与键槽之间应有（0.1-0.4mm）间隙。

5、在主斜井2号减速机低速端加工逆止器底座支架，确保牢固、可靠。

6、严禁对逆止器的内圈加温热装，以免损坏内部原件。在加压和撞击时只能对逆止器的内圈平面受力，以免导致变形。

7、防转底座与逆止器力臂平面之间留有2-5mm的间隙。

主斜井逆止器改造前后对比图

图一改造前减速机高速端逆止器图二改造后减速机低速端逆止器

5技术要求

1、逆止器工作环境温度为–20~+60℃。

2、逆止器在正常工作情况下其温升应低于30℃。

3、在额定逆止力矩作用下，逆止器工作105次，其楔块，内圈，外圈表面不得出现点蚀，塑性变形和裂纹。

4、逆止器的主要零件热处理硬度应符合规定。

5、所有零件必须经检验合格，外购件必须有合格证，方可进行装配。

6、装配后转向指示牌所示旋向应与楔块装配所示旋向一致。

7、逆止器外露表面应涂一层底漆，两层面漆。

6使用效果

我矿主斜井坡度大，属于大倾角带式输送机。自从逆止器改造之后，在我矿实际生产中得到了应用与验证，无论胶带机重载还是空载，输送机停机后皮带逆止迅速，没有倒转下滑现象，逆止效果良好。同时，有效延长了胶带机整机使用寿命，消除了设备运行中的安全隐患。

7结语

通过我矿主斜井皮带逆止器的改造，带式输送机不仅实现了高效率的连续采煤运输，当满载物料的上运带式输送机因各种原因突然停止（包括故障停机、断电等）运行时，逆止器能有效的阻止物料因重力而发生的逆行下滑事故。并且在逆止状态下，整个驱动装置仍处于卸载状态，这不仅不会影响对电动机等驱动部件的维修和更换，而且能防止驱动系统损坏而出现的逆行事故，就显得更加安全可靠。所以，煤矿带式输送机合理的设计选择合适的逆止器,是有效的防止事故发生、有效保证输送机的安全运输工作、安全增加煤矿产量的前提条件之一。

参考文献：

[1]王海军;逆止器在井下带式输送机上的应用[J];矿业装备;2018年03期

[2]赵小江;长距离多点驱动带式输送机延伸改造设计[J];煤矿机械;2016年05期

[3]杨宏才;邱海飞;;带式输送机静动态特性计算与分析[J];煤矿机械;2014年11期