煤矿带式输送机的选型设计研究

煤矿带式输送机的选型设计研究
摘要：带式输送机是煤矿井下原煤运输的主要设备，为保证带式输送机使用
的安全性、经济性，根据井下使用需求及现场环境选择合适的带式输送机显的尤
为重要。

带式输送机的选型主要包括运输能力、带宽、带速、胶带强度、制动等
方面，以安全、经济高效为原则，根据现场基础数据进行计算，参照相关规定，
选用最适合的带式输送机。

关键词：带式输送机；选型；带宽；强度；
一、前言
带式输送机作为煤矿井下原煤运输的主要设备，担负矿井原煤运输任务，在设
计选型阶段，正确的选择带式输送机是保证以后设备安全运行的前提条件。

本文主要从带式
输送机驱动功率、带宽、带速、制动装置、胶带等方面的选型进行研究计算，选择满足安全
运行、运行成本低、经济高效的带式输送机。

二、带式输送机的选型
带式输送机选型所需的基础数据主要包括运量、运送物料的种类、运输长度、运输角度等参数。

下面以矿井大倾角皮带机选型为例进行说明，皮带机选型的
基础数据如下：
运输长度：600米运输物料：原煤（粒度0-
300mm）运输角度：19°
年定额产量80万吨年工作日：
300d 日净提升小时：12h
（一）输送机每小时输送量的确定
Q＝A·K/M·N＝0.8×106×1.15÷(300×10)＝306t/h
式中Q——输送机小时生产能力，t/h；A——矿井年产量，0.8Mt/a；
K——不均衡系数，取K＝1.15；M——年工作日，300d；
N——日净提升小时，10h；
考虑井下综采工作面采煤机瞬间生产能力较大的可能性，为实现煤流的连续、正常运输，综合考虑各种生产因素，运输能力按400t/h设计，以满足矿井的生
产需要。

（二）带宽和带速的确定
对于带式输送机而言，带宽和带速是非常重要的两个参数，选用合理的带宽
和带速能使带式输送机的运行更加经济、可靠。

增加带宽可以保证输送量的要求，但势必增加井筒断面，加大投资，且对设备运行不利；而提高带速对降低井巷工
程费用比较有利，带速愈高，物料单位长度质量愈小，所需胶带强度愈低，减速
器功率传动比减小，整机设备费用减低。

但提高带速有以下不利因素：①输送机
安装质量不高，物料易在胶带上发生跳动，而使机架、托辊产生动应力及胶带跑偏；②输送机带速过高，易在巷道内扬起煤尘，增加煤尘爆炸的危险，愈易发生
人身事故，同时影响巷道通风；③带速愈高，物料对托辊的冲击增大，要求高质
量的托辊，同时输送带磨损加剧，更换成本提高。

所以，输送机带速取值不仅要
在理论上合理可靠，而且必须与国内制造、安装、维护水平及通风安全要求相适应。

带速与带宽有关，应先确定带宽，然后再计算带速。

考虑大块度货载对托辊
产生的冲击，避免大块货载卡在两侧托辊之间，一般按货载最大块度尺寸，等于
等长三托辊的托辊长度。

即 B=3a max=3×300m m=900mm，根据输送带规格，初选带宽为
1000mm。

式中B---输送带宽度 a ma--最大块度，300mm
带速根据下列公式进行计算：
v=Q/kcrB2=400/ （291×0.9×0.9×1）=1.69
式中Q——输送量，400t/h；c——输送倾角系数，取0.9；
V——输送带带速，m/s；k——货载断面系数，取291；
r——物料集散密度，煤取0.9°； B----输送带宽度，1000mm
取标准速度为2m/s
（三）电机功率的确定
传动滚筒驱动轴功率P=（L+50）(WV/3400+Q/12230)+hQ/367=261.5KW
电机驱动功率N=Pm/η=261.5×1.2/0.81=387.5KW
式中：N—电机输出功率；P—带式输送机传动滚筒驱动轴功率
M—电动机功率备用系数，一般取1.2；η---总效率，双机取0.81
Q---输送量,400t/h；V---带速
L---输送机水平投影长度 W---单位长度机器运动部分质量，取74.
h---上运或下运输送机垂直高度，计算得195m
由以上计算可知，选择功率为200KW的电机，布置双机可满足使用要求。

（四）胶带强度的校核计算
ST1600型钢丝绳芯阻燃输送带：1600 N/mm
每米机械运动部分质量（阻燃型）：q0 ＝＝55kg/m
输送带上每米物料质量：q＝Q/3.6V＝400÷（3.6×2）＝55.6kg/m
运行阻力系数：ω＝0.035
运行时的总阻力与总圆周力的计算
上皮带运行阻力（Wz）：Wz＝（q＋qo）·ω·L·cos(β)+ （q＋qo）·L·sin(β)
＝（55.6+55）×0.035×600×cos19°+（55.6+55）×600×sin 19°＝23800kg
下皮带运行阻力（Fk）：Wk＝qo·ω·L·cos(β) -qo·L·sin(β)
＝55×0.035×600×cos19°-55×600×sin19°＝-9651kg
运行时的总阻力（F）：
F＝Fz＋Fk+ F’＝23800-9651=14148kg
输送机运行时传动滚筒的总圆周力：P＝F＝14148kg
输送机张力计算:
①张力逐点计算
选用双滚筒传动,头部卸料,尾部给料
设：S1―驱动滚筒1绕出点的张力，kg；S2―机尾滚筒绕入点的张力，kg；
S3―机尾滚筒绕出点的张力，kg；S4―头部改向滚筒绕入点的张力，kg；
S5―头部改向滚筒绕出点的张力，kg；
S2 =S1+W1-2 = S1-9651 S3 = S2+W2-3 = 1.05（S1-9651） =1.05S1-10133
S4 = S3+W3-4 = 1.05S1-10133+23800 =1.05S1+13666，
S5= S4+W4-5 = （1.05S1+13666）+0.05（1.05S1+13666） =1.05
（1.05S1+13666）=1.1S1+14349
根据尤拉公式：S5 =S1 （1+（efα-1）/n）=3.18S1
S9 ＝1.1S1+14349=3.18S1 S1=6898 Smax ＝S5
=21937kg
输送带安全系数为：
m＝σ·B/S1 ＝（1600×1000）÷（21937×9.8）＝7.44>［m］
［m］＝7～9，满足强度要求。

（五）制动装置选型计算
参照传动滚筒直径与输送带带强的配合关系，选取传动滚筒直径D=1250mm，取制动装置工况系数k=1.6，则输送机所需制动力矩为：
M＝k•Fu•D/2＝1.6×138.65×1.25÷2＝138.65kN.m
根据上述计算，查看带式输送机型号参数，选择一部DTL100/63/2×200型固定式带式输送机，运量630t/h，功率400KW,ST1600型钢丝绳芯阻燃胶带，配备配套的制动器，逆止器可满足使用要求。

（六）驱动装置的选择
驱动装置是带式输送机的关键部件，因此选择技术先进、经济合理、安全可靠的驱动装置对于斜井带式输送机来说至关重要。

根据矿井的实际情况，通过对现有的主流控制方式性能特点比较分析，交-直-交变频驱动系统具有系统简单、节能效果明显、维护方便等较多的优点。

因此，斜井带式输送机驱动装置采用交-直-交变频驱动系统是可行的。

它的优点如下：①完全可调节启动速率斜率，软启动、软制动性能良好；
②占地少，无漏油麻烦；
③节能效果明显，无运行功率损耗；
④可以实现多台驱动电机之间的功率平衡；
⑤响应速度快，调速性能好, 对电网冲击小；
⑥可以40%～100%的任何速度长期运行；
⑦功率因数＞0.96，谐波小，不需要谐波治理及功率补偿装置，有利于改善电网的用电质量；
⑧设备为国产化，备品、备件及维护都较容易。

结束语：正确合理的选择带式输送机，不仅可以保证设备的安全运行，还可以降低运行成本，维修成本，实现经济高效运转。

参考文献：《带式输送机工程设计规范》（GB50431-2008）
MTT 529-1995 煤矿用伸缩带式输送机参数
MT 654-1997 煤矿用带式输送机安全规范。