1、梅花井煤矿地面原煤运输胶带机提速改造的研究与应用刘怀江丁凯岳许辉赵俊达摘要：为有效解决地面原煤运输胶带机实际生产过程中频繁出现瞬时集中过载造成胶带机停机的现象，减少运输系统对原煤生产的影响，现提出对地面原煤运输 201、221 胶带输送机进行提速改造。通过更换减速器传动轴、传动齿轮、轴承、密封件等配件，降低胶带机减速器的速比，提高带速，解决了地面 201、221 胶带输送机出现集中过载造成胶带机停机的现象，保证了地面原煤运输胶带机的运输效率和可靠性。Abstract：In order to effectively solve the phenomenon of frequent and con
2、centratedoverload caused by the ground coal transportation belt conveyor during theactual production process，the belt conveyor is shut down and reduce theimpact of the transportation system on the production of raw coal，it is nowproposed to improve the speed of the ground coal transportation 201，221
3、 beltconveyor.By replacing the reducer drive shaft，drive gear，bearings，sealsand other accessories，it can reduce the speed ratio of the belt conveyorreducer and increase the belt speed，which solves the phenomenon ofconcentrated overload on the ground 201 and 221 belt conveyors and causes thebelt conv
4、eyor to stop.The transportation efficiency and reliability of theground raw coal transportation belt conveyor are improved.关键词：胶带机;减速器;生产效率;提速Key words：belt conveyor;reducer;production efficiency;speed increase中图分类号：TD528文献标识码：A文章编号：1006-4311（2020）14-0170-020引言梅花井煤矿 2018 年计划年产量为 960 万吨。目前有两个采区同时开采，一
5、分区布置1110208 和 1104205 两个综采工作面，其中 1110208 综采工作面顺槽胶带输送机直接搭接在主斜井胶带输送机上，1104205 综采工作面原煤顺槽胶带机四区段胶运石门胶带机井下三号煤仓仓下甲带给料机主斜井胶带输送机;二分区布置 232201 一个综采工作面，工作面原煤顺槽胶带机23 采区胶运石门胶带机一煤组胶运下山胶带机井下四号煤仓（井底煤仓）仓下甲带给料机主斜井胶带输送机。地面煤流线：主斜井胶带输送机201 胶带输送机筛分破碎车间221 胶带输送机原煤仓上 222/223 分仓刮板输送机地面原煤仓。地面 201、221 胶带输送机带速为 4.5m/s，主斜井胶带输送机
6、最高带速为 6.7m/s，由于地面 201/221 胶带输送机带速低于主斜井胶带输送机带速，在主斜井胶带输送机输送高峰时，造成 201、221 胶带装载时瞬时集中过载导致重载停机。1问题及解决方案为解决 201、221 胶带机停机现象，通过改变 201、221 胶带输送机减速器的减速比，以提高胶带输送机的运行速度。经过对主煤流系统运量进行分析，二分区（井底煤仓）给到主井带式输送机的峰值运量为 900t/h，工作面原煤经过煤仓缓存后再给到主井带式输送机的峰值运量为 650t/h，工作面原煤未经煤仓缓存直接给入主斜井胶带输送机的峰值为 2000t/h，主井带式输送机的峰值总运量为 3550t/h（
7、900+650+2000），主煤流系统瞬时峰值运量大于 201、221 胶带输送机的设计能力（3100t/h）。煤量瞬时增大时，201、221 胶带输送机带速低于主斜井胶带输送机带速，造成 201 胶带装载率很高最终导致重载停机，每次处理重载停机需人工将 201 胶带输送机上的原煤清理到栈桥地面上，待胶带机输送机运转正常后再由人工上到膠带机上，清理原煤约 15 吨，影响矿井生产近两小时。为解决 201、221 胶带机停机现象，提出对 201、221 带式输送机提速进行改造。2需要解决的关键技术问题地面 201、221 胶带输送机提速改造解决的关键技术在于改变减速器速比，通过与设备生产厂家技术联
8、络，利用原减速器箱体，更换减速器传动轴、传动齿轮、轴承、密封件等将 201 输送机减速器原速比 18.06 降至 14.22，221 输送机减速器原速比 17.499 降至13.578，带速分别提到 5.4m/s 和 5.7m/s。利用原减速器箱体不仅降低设备采购费用，节约矿井生产成本，更有效利用了更换下来的减速器。3提速后的胶带机安全运行能力验算3.1 胶带机运输能力分析验算改造前，地面 201/221 胶带输送机设计的运输能力均为 3100t/h，主井带式输送机的峰值总运量为 3550t/h（900+650+2000）。将 201/221 胶带输送机改造后的速度为 5.4m/s和 5.7m
9、/s，根据公式可计算 201 胶带机的运输能力：已知带速 V=5.4m/s，带宽 B=1600mm，按堆积角=30，A=0.208m2，查表可得K=0.905（倾角按 14.5计算），煤的散集密度 r=900kg/m3，运输能力Q=3.6AVRK=3.60.2085.49000.905=3293.45t/h。221 胶带机的运输能力：带速 V=5.7m/s，查表可得 K=0.89（倾角按 16计算），同上可计算得 Q=3418.8T/H。通过计算可知，提速改造后，201/221 胶带机的运输能力均提高。3.2 胶带机机架受力分析验算上托辊、输送带及物料的重量全部由中间架上的槽钢承担。中间架托辊
10、承受输送带及物料重量的 65%，两边托辊各承受 17.5%。两边托辊的倾斜角度随物料重量的不同，在3040之间取值。每个中间架支腿受力 Q1 为：式中 qG物料单位质量;qB输送带单位质量;qRU输送带单位质量;qK中間架单位质量;g重力加速度;o托辊间距，取 3m。考虑到输送带跑偏后，对钢管产生的合弯矩利用余弦定理可得：T=584.5N，Q1=1966N，则 T=2489.4N槽钢的最大弯矩为：Mc=2489.40.75=1867.05Nm，选取槽钢外径 D=60mm，内径d=53mm。槽钢的抗弯截面模量为：W=（D4-d4）/32D=0.8310-5m3槽钢的弯曲正应力为：=Mc/W=22
11、5MPa选取 Q235 钢，其抗拉强度=380470MPa，确定槽钢的抗拉强度未 420MPa。取安全系数 n=1.2，则许用应力为：=/n=350MPa。槽钢强度满足要求。3.3 胶带机安全系数的分析验算已知 201 胶带机的技术参数为：V=5.4m/s，带宽 B=1600mm，Q=3293.45t/h，r=900kg/m，=14.5，L=79m。可计算 FU=FH+FN+FS1+FS2+FSG=cfLg（2qB+qG）cos+qR0+qRV+FS1+FS2+qGHG经查表 f=0.025，MR0=50kg，MRV=42kg，LR0=1.5m，LRV=3m，可计算qR0=MR0/LR0=33
12、kg/m，qRV=MRV/LRV=14kg/m。经查表 qB=117kg/m，可得出 qG=Q/3.6V=111kg/m。倾斜阻力FSG=qGHG=qGgLsin=24086.69N主要阻力 FS1=FSa+FSb，前倾角为 0，FSa=C0L（qB+qG）gcossin=0N，FSb=0N，故 FS1=0N，FS2=FSC+FSd，FSC=APC3=700N，FSd=BKa=2400N，FS2=3100N。FU=28167.99N摩擦力备用系数 n 可取 1.31.7。a=a1+a2=300，=0.4，取 1.3 时，F1=Fmax=F（n/ea-1）+1=33311.02N;F2=F1/e
13、a=4102.34N可得出 M=7.9;取 1.7 时，则 F1=34893.49N，可得出 M=7.4;经查表得，胶带机的安全系数符合规定。4减速器改造后的经济效益4.1 201/221 胶带机减速器改造材料费用节约效益通过表 1 可得知，购买 201、221 胶带输送机新减速器费用约为 85 万元，改造费用为35 万元，可节约成本 50 万元，按实际一台在用，一台备用计算，总计可节约成本 100 万元。4.2 201/221 胶带输送机改造生产影响节约效益每次处理重载停机需人工将 201、221 胶带输送机上的原煤清理到栈桥地面上，待胶带机输送机运转正常后再由人工上到胶带机上，清理原煤约
14、15 吨，影响矿井生产近两小时。经对 2017 年全年因 201/221 胶带机重载停机统计的生产影响共计 96.42 个小时。按照主运输胶带机设计能力为每小时能拉出 3100 吨煤计算的话，96.42 个小时可拉出298902 吨煤。大大提高了主运输线胶带机原煤运输效率。5改造后存在的问题及解决方法201、221 胶带输送机提速改造后，机头物料抛物点发生变动，且对机头卸载仓冲击变大，需要对机头卸载仓进行改造、加固，同时机尾落料点撒煤较多，需将机尾导料仓加长，并在下带加装了扫煤器，防止煤块从下带卷入机尾滚筒。通过对以上影响部位的整改，确保胶带输送机提速后正常运转。6总结通过对地面原煤 201、221 胶带输送机的提速改造，有效解决瞬时集中过载造成胶带机停机的现象，减少了运输系统对原煤生产的影响。在改造过程中，利用原减速器箱体，更换内部件，即达到改变减速器速比的效果，同时降低了设备采购费用，节约矿井生产成本。自 2018 年投入使用至今，提速改造后消除了 201、221 胶带输送机重载停机对矿井生产的影响，提高了设备运行效率。参考文献：1宋四祥.关于胶带机提速的研究与应用J.煤，2015.2张钺.新型带式输送机设计手册M.冶金工业出版社，2001.3刘天元.带式输送机提速改造校核分析J.煤矿机械，2012.
