淺析裝船機(jī)折返式尾車皮帶打滑

1、淺談裝船機(jī)折返式尾車皮帶打滑國(guó)投中煤同煤京唐港口有限公司 賈幼磊概況國(guó)投中煤同煤京唐港口有限公司建設(shè)的3000萬(wàn)噸煤炭泊位是解決國(guó)家能源運(yùn)輸緊張問(wèn)題，解決北煤南運(yùn)壓力和大秦鐵路擴(kuò)能分流的配套工程。主要工程包括三個(gè)煤炭裝船泊位，泊位等級(jí)分別為10萬(wàn)噸、5萬(wàn)噸、3.5萬(wàn)噸級(jí)；配備二臺(tái)三翻式“O”型翻車機(jī)；三臺(tái)裝船機(jī)、四臺(tái)堆取料機(jī)、二臺(tái)混配煤取料機(jī)。目前，我公司裝船機(jī)采用的皮帶為耐磨阻燃性聚酯帶，帶寬為2200mm，帶速設(shè)計(jì)為4.83m/s，設(shè)計(jì)額定裝船能力為6500t/h，最大裝船能力為7200t/h。1、裝船機(jī)尾車堵斗情況分析由于我們公司堆場(chǎng)寬度100m，取料方式為對(duì)中取料，在取料的過(guò)程中很容易

2、發(fā)生塌垛現(xiàn)象，造成瞬時(shí)料流量過(guò)高，甚至超過(guò)了10000t/h。當(dāng)瞬時(shí)大料流到達(dá)裝船機(jī)時(shí)，會(huì)造成折返皮帶和滾筒打滑，從而引起尾車堵料。堵斗發(fā)生后，物料堆積在皮帶上，需要多次起動(dòng)皮帶進(jìn)行排煤。雨天作業(yè)時(shí)，受摩擦力影響，皮帶無(wú)法正常進(jìn)行啟動(dòng)。這種情況不僅制約了生產(chǎn)，還存在嚴(yán)重的安全隱患。皮帶的張力在整個(gè)長(zhǎng)度上是變化的，影響因素很多，為保證皮帶的正常運(yùn)行，皮帶的張力必須滿足以下兩個(gè)條件。（1）皮帶的張力在任何負(fù)載的情況下，作用在全部滾筒上的圓周力是通過(guò)摩擦傳遞到皮帶上，而皮帶與滾筒間應(yīng)保證不打滑；（2）作用在皮帶的張力應(yīng)足夠大，使皮帶在兩組承載托輥間保證垂度小于一定值。圖1 折返尾車滾筒布置圖圓周驅(qū)動(dòng)

3、力FU是通過(guò)摩擦傳遞到皮帶上，為保證輸送帶不打滑，需在回程帶上保持最小的張力Fmin,按式1進(jìn)行計(jì)算：FminFU，max 式1式中 FU，max滿載皮帶機(jī)起動(dòng)或制動(dòng)時(shí)出現(xiàn)的最大的圓周驅(qū)動(dòng)； 傳動(dòng)滾筒圍包角，一般取2.84.2rad（160°240°），詳見(jiàn)表1；傳動(dòng)滾筒與皮帶的摩擦系數(shù)，詳見(jiàn)表2； 尤拉系數(shù)，見(jiàn)表3。表1 折返尾車皮帶張力與滾筒包角折返尾車皮帶系統(tǒng)滾筒型號(hào)皮帶張力（kg）滾筒包角（deg）StartRunStopT1TI'T2T2'T3T3'驅(qū)動(dòng)滾筒D2016605780814345134771382514741180頭部滾筒P21

4、162151621515748157481491714917180改向滾筒1P2216751167511595815958142811428190改向滾筒2P23812681261358913589148101481090張緊滾筒P249251925113498134981445214452180表2 傳動(dòng)滾筒和輸送帶之間的摩擦系數(shù)運(yùn)行條件光滑裸露的鋼滾筒帶人字形溝槽的橡膠覆蓋面帶人字形溝槽聚氨酯覆蓋面帶人字形溝槽的陶瓷覆蓋面干態(tài)運(yùn)行0.350.400.400.450.350.400.400.45清潔潮濕（有水）運(yùn)行0.10.350.350.350.40污濁的濕態(tài)（泥漿、粘土）運(yùn)行0.050.

5、100.250.300.200.35表3 尤拉系數(shù)圍包角摩擦系數(shù)0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 0.35 0.40 0.45 1751.36 1.58 1.84 2.15 2.50 2.91 3.39 3.95 1801.37 1.60 1.88 2.20 2.56 3.00 3.51 4.12 1851.38 1.62 1.91 2.24 2.63 3.10 3.64 4.27 1901.39 1.64 1.94 2.29 2.70 3.18 3.75 4.44 1951.41 1.67 1.97 2.34 2.78 3.29 3.90 4.62 裝船機(jī)的折返驅(qū)動(dòng)滾筒采用人

6、字形溝槽橡膠覆蓋面，包圍角為180°，滾筒直徑為772mm。當(dāng)折返皮帶在干態(tài)啟動(dòng)時(shí)，摩擦系數(shù)查表2取值0.4，尤拉系數(shù)查表3取值為3.51。FminFU，max= =6615.5kg。有表1可知Fmin取值為6615.5kg，符合皮帶啟動(dòng)條件，皮帶與驅(qū)動(dòng)滾筒之間不會(huì)發(fā)生打滑現(xiàn)象。當(dāng)折返皮帶在污濁的濕態(tài)啟動(dòng)時(shí)，摩擦系統(tǒng)查表2取值0.20，尤拉系統(tǒng)查表3取值為2.20。FminFU，max= =13837.5kg。有表1可知Fmin取值大于改向滾筒P23處的張力8126kg，因此，皮帶在啟動(dòng)時(shí)，皮帶與驅(qū)動(dòng)滾筒之間會(huì)發(fā)生打滑現(xiàn)象。2、整改方案解決堵斗的關(guān)鍵就在于解決皮帶與驅(qū)動(dòng)滾筒打滑問(wèn)題。

7、為確保作用力的傳遞和皮帶不在驅(qū)動(dòng)滾筒上打滑，必須滿足下列條件：（1） 皮帶具有足夠的張力；（2） 皮帶與驅(qū)動(dòng)滾筒的接觸面有一定的粗糙度；（3） 皮帶與驅(qū)動(dòng)滾筒有足夠大的包角。在滿足皮帶張力的條件，只有兩個(gè)兩個(gè)途徑確保皮帶不與驅(qū)動(dòng)滾筒打滑：增加皮帶與驅(qū)動(dòng)滾筒的摩擦系數(shù)，即增加驅(qū)動(dòng)滾筒的粗糙度；通過(guò)增加皮帶與驅(qū)動(dòng)滾筒的包圍角來(lái)提高牽引力。根據(jù)目前裝船機(jī)驅(qū)動(dòng)滾筒的安裝空間，具體實(shí)施方案如下：改善驅(qū)動(dòng)滾筒的表面狀況，以得到較大的摩擦系數(shù)。將目前帶人字形溝槽的橡膠覆蓋面驅(qū)動(dòng)滾筒更換為陶瓷覆面滾筒，在煤泥狀態(tài)下（污濁濕態(tài)運(yùn)行）的摩擦系統(tǒng)由0.250.3提高至0.35。將目前裝船機(jī)驅(qū)動(dòng)滾筒直徑772mm增大

8、至直徑872mm，已增加滾筒包角，由原來(lái)的包角180°增加至196°，詳見(jiàn)圖2。圖2 折返尾車滾筒包角圖 3、方案的可行性分析 裝船機(jī)的折返驅(qū)動(dòng)滾筒采用陶瓷覆面滾筒，圍包角為196°，滾筒直徑為872mm。當(dāng)折返皮帶在污濁濕態(tài)運(yùn)行啟動(dòng)時(shí)，摩擦系統(tǒng)查表2取值0.3，尤拉系數(shù)查表3取值為3.29。FminFU，max= =7251.1kg。有表1可知Fmin取值為7251.1kg，符合皮帶啟動(dòng)條件，皮帶與驅(qū)動(dòng)滾筒之間不會(huì)發(fā)生打滑現(xiàn)象。皮帶輸送能力核算如下：帶式輸送機(jī)的最大生產(chǎn)能力是由輸送帶上物料的最大截面積、帶速和設(shè)備傾斜角系數(shù)決定的。按以下計(jì)算公式： 式3式中 I為

9、皮帶機(jī)輸送能力；S輸送帶上物料的最大截面積，見(jiàn)圖，按式（4）式（6）計(jì)算；帶速，m/s；k 傾斜系數(shù)，可查表4可得；物料松散密度，t/（0.8 t/用于設(shè)備容量計(jì)算；0.95 t/用于設(shè)備動(dòng)力、皮帶張力載荷、設(shè)備滿載啟動(dòng)等計(jì)算）圖3 有效帶寬取值圖表4 傾斜系數(shù)k取值表角度（°）24681012141618k1.000.990.980.970.950.930.910.890.85 式4 式5 式6 b=B-0.25m B2m 式7式中 B皮帶帶寬，m；b有效帶寬，m； 動(dòng)堆積角，一般為安息角的50%70%。 表5 參數(shù)列表：名稱kB折返皮帶4.830.870.952.215°35°0.8表6 最大通過(guò)能力名稱滾筒直徑D1/mm滾筒直徑D2/mm最大通過(guò)能力I/ t/h折返皮帶7728728592.5/9705.5 經(jīng)核算折返皮帶的通過(guò)量可知，在增加驅(qū)動(dòng)滾筒直徑100mm的情況下，通過(guò)能力由原來(lái)的8592.5t/h增加至9705.5t/h，通過(guò)能力提高了13%。結(jié)語(yǔ)本次改造涉及到改動(dòng)范圍較小，通過(guò)更換為陶瓷覆面驅(qū)動(dòng)滾筒、加大驅(qū)動(dòng)滾筒直徑，增加皮帶與滾筒之間摩擦力，增大皮帶與滾筒的包角，來(lái)解決皮帶在啟動(dòng)時(shí)與滾筒打滑的現(xiàn)象，另外皮帶的瞬時(shí)通過(guò)能力也增加13%。通過(guò)此次改造，將有效的避免因皮帶打滑、大料流等原因造成的