煤矿带式输送机缓冲托辊的改进分析
煤矿带式输送机缓冲托辊的改进分析
电话：18803739170 发布时间：2019-12-23 14:26 本文地址:/fuwu/wenti/spro/454.html
作为矿井煤炭运输的主要设备，带式输送机有很多优点，主要体现在以下几方面：第一，输送能力大；第二，自动化程度高；第三，操作简单；第四，运输费用低。目前带式输送机在国内外很多大、中型矿井得到了普遍推广和应用。但由于经济因素、社会的不断发展，以及在煤炭高效开采的大背景下，对带式输送机的运输能力提出了更高的要求，为此很多矿井结合自身生产实际，对带式输送机相关部位做了相应的改进，但在托辊破坏问题上所做的改进效果却不是很明显，因此，研究煤炭抛落冲击力对托辊造成的问题并改进托辊具有十分重要的意义。
1 带式输送机的搭接方式及其对托辊的危害
1.1 带式输送机的搭接方式
当前很多现代化大、中型矿井均采用带式输送机完成煤炭的运输工作，井下开挖的运输大巷长度较长，一般都超过千米。若井下运输大巷距离在千米以上且存在拐弯，则须采用两条以上的带式输送机，两带式输送机之间须实行搭接，才能完成煤炭的运输工作。常见的带式输送机搭接方式主要有以下两种：一是直线搭接方式；二是有角度搭接方式（见图1）。
1.2 带式输送机搭接对托辊造成的破坏问题
带式输送机在工作过程中，由于搭接处煤炭的抛落对搭接处下面的皮带及托辊造成冲击，甚至会对其造成破坏。由图1可知，煤炭抛落时所形成的冲击力F是造成皮带及托辊破坏的主要因素，主要体现在以下两方面：第一，抛落的煤炭（尤其是大块坚硬煤岩）对皮带造成较大的冲击力，大大缩减了其使用寿命；第二，这种冲击力增加了托辊的承受载荷，增大了其维修的频率。
1.3 带式输送机搭接对托辊造成破坏的原因分析
对皮带及托辊造成破坏的主要原因是搭接处煤炭抛落时产生的冲击力。由图1可知，冲击力的大小主要取决于以下几个因素：第一，带式输送机搭接高度H；第二，带式输送机运行速度V；第三，煤炭自身的重量Q；第四，煤岩块的棱角A。
冲击力表达式为：F＝（H、V、Q、A）
2 改进缓冲托辊的必要性
冲击力随着这四种因素的增加而变大，因此，若成功实现对四种因素的控制，则在一定条件下可减小煤炭抛落的冲击力，进而降低皮带及托辊的损坏率。但由于改变H、V、Q等条件的限制性因素较多，因此，在提高煤炭运输效率的基础上，改进搭接处的缓冲托辊，可更好地降低托辊的破坏率，保证矿井运输工作顺利进行。
现场实际中，带式输送机搭接处的托辊往往都具有较强的缓冲性能，即缓冲托辊。为进一步增加缓冲托辊的缓冲性能，防止其出现破坏问题，目前采取的较为普遍的措施就是在托辊的外表面套上橡胶圈（见图2）。
通过这种方式对缓冲托辊进行改进，可提高其缓冲性能，但达不到有效的缓冲效果，难以避免缓冲托辊的破坏问题。因此，必须对其进行改进，以提高其缓冲性能和承载能力。
3 缓冲托辊改进设计
3.1 缓冲托辊改进设计原理
本文对带式输送机的设计是在原基础之上改进缓冲装置，提高缓冲装置的承载能力，以提高缓冲托辊的缓冲保护性能，主要利用曲柄滑块机构（见图3）。
为有效吸收煤炭抛落产生的冲击力，在滑杆L2上加装一缓冲弹簧。该平面连杆机构的具体运作为：L1的顺时针转动会带动滑杆L2的下滑，在滑杆L2下滑的过程中，L2上的弹簧会受到压缩，这样可缓解煤炭的冲击力，从而降低了皮带及托辊的损坏率。
此外，通过增加托辊的承载能力，从根本上降低托辊的损坏率。
3.2 设计方案
根据上述原理，为增加缓冲托辊的缓冲能力，对其进行了改进，改进后的缓冲托辊见图4。改进后，由于托辊的自重作用，缓冲弹簧被压缩在两个挡片之间，并处于一定的平衡体系中。通过确定合理的弹簧倔强系数，使弹簧起到应有的缓冲作用。
这种方法利用了弹簧的二次缓冲，基本上不需要对原有结构进行大的调整，成本也不会明显增加。
3.3 强度计算
前文已经介绍，煤炭抛落时对缓冲托辊产生的冲击力主要由带式输送机搭接高度H、带式输送机的运行速度V、煤炭自身的重量Q以及煤岩块的棱角A所决定。由于煤岩块的棱角缺乏相应的量性标准，具体的计算也十分复杂，因此，本文只考虑H、V、Q三个因素。
首先，计算静态条件下的冲击力的大小，此外，为使弹簧产生足够的弹力，还应调节其压缩量。由于运速的快慢对冲击力的大小有较大的影响，因此，可结合矿井运输要求及其对皮带和托辊产生的冲击力，确定合理的运速。带式输送机搭接高度H适当降低，也可减小煤炭对皮带和托辊产生的冲击力。这三者的改进虽能在一定程度上减小煤炭的冲击力，但却有限。而提高缓冲托辊的承载能力是避免其破坏的根本举措。为此，先确定皮带的动、静载荷，根据实际情况，选择参数，对托辊强度进行计算，确定承载能力。
（1）静载荷计算
①承载分支P0＝ea0〔Imv+q0〕g
式中：P0为承载分支托辊静载荷，N；a0为承载分支托辊间距，m，a0＝1.2m；e为辊子载荷系数，取e＝0.8；v为带速，m/s；q0为每米输送带质量，kg/m；Im为输送能力，kg/s。
Im＝Q3.6＝2003.6＝55.56kg/s
则：
P0＝ea0〔Imv+q0〕g＝0.8×1.2×〔55.562+27〕×9.81
＝515.9N
②回程分支
Pu＝eauq0g
式中：Pu为回程分支托辊静载荷，N；au为回程分支托辊间距，m，取au＝3m；取e＝1。
则：
Pu＝eauq0g＝1×3×27×9.81
＝794.6N
（2）动载荷计算
①承载分支
P′0＝P0fsfdfa
式中：P′0为承载分支托辊动载荷，N；fs为运行系数，取fs＝1.2；fd为冲击系数，取fd＝1.06；fa为工况系数，取fa＝1.1。则：P′0＝P0fsfdfa＝515.9×1.2×1.06×1.1＝721.85N②回程分支P′u＝Pufsfa
式中：P′u为回程分支托辊动载荷，N。
则：
P′U＝Pufsfa＝794.6×1.2×1.1＝1048.9N
因此，为提高托辊的抗冲击能力，应提高其承载能力，其承载能力应为动、静载荷之和，即：
P≥P0+Pu+P′0+P′u＝515.9+794.6+721.85+1048.9＝3081.5N
3.4 效果分析
改进后的带式输送机在运行期间，在实现高效运煤的条件下，托辊没有出现破坏问题，表明缓冲托辊的改进合理，满足应用要求。
4 结语
1）本文通过对带式输送机搭接方式的介绍，对搭接方式对托辊的破坏以及造成破坏的原因进行了分析，证明目前缓冲托辊的承载能力普遍较差，无法有效保护托辊不受破坏。
2）提出了加装缓冲弹簧的改进方法，缓冲弹簧被压缩在两个挡片之间，起到应有的缓冲作用。这种方法利用了弹簧的二次缓冲，基本不需要对原有结构进行大的调整，成本也不会明显增加。
3）对带式输送机强度载荷进行了计算，确定了其承载能力。
上一篇：双螺旋输送机搅拢轴结构改型探讨
- 山东生物科技4000吨醇解木质素项目 {dede:field name='pubdate' function='GetDateMk(@me)'/}
- 延化化工上煤系统（皮带机+破碎机+滚筒筛） {dede:field name='pubdate' function='GetDateMk(@me)'/}
- 湖南湘福建材链板输送机项目 {dede:field name='pubdate' function='GetDateMk(@me)'/}
- 福建糖业锅炉输渣系统 {dede:field name='pubdate' function='GetDateMk(@me)'/}
- 新疆维吾尔盐湖盐业定量螺旋输送机项目 {dede:field name='pubdate' function='GetDateMk(@me)'/}
- 斗式提升机物料打结引起故障如何解决 {dede:field name='pubdate' function='GetDateMk(@me)'/}
- 影响斗式提升机提升速度的因素 {dede:field name='pubdate' function='GetDateMk(@me)'/}
- 斗式提升机的工作流程有哪些特点 {dede:field name='pubdate' function='GetDateMk(@me)'/}
- 如何提高提升机的运行维护水平 {dede:field name='pubdate' function='GetDateMk(@me)'/}
- 斗式提升机材质如何选择 {dede:field name='pubdate' function='GetDateMk(@me)'/}
