主斜井皮带运输校核计算.docx

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主斜井皮带运输校核计算

主皮带计算

第一章主皮带运输概况

第二章主皮带参数计算及校核

一、原始参数

1）输送物料：

煤

2）物料特性：

（1）块度0～300mm

（2）堆积密度：

1.4t/m³

（3）在输送带上动堆积角：

θ=30°

3）工作环境：

井下——地面

4）输送系统及相关尺寸：

（1）运距：

672m

（2）输送机倾斜角：

β=16°

（3）带速：

ν=3.15m/s

5）工作环境与装载点：

工作环境有少量粉尘，装载点在机尾处。

二、皮带主体参数

带宽B=1000mm，上托辊间距a0=1.2m，前倾角γ=1°23′，下托辊间距au=3.0m；上托辊槽角λ=35°，下托辊槽角λ=0°，直径ф=133mm。

传动滚筒围包角φ=201°29′（实测计算）。

三、由《DTⅡ（A）带式输送机设计手册》（后文简称手册）式（3.3-6）得带式输送机的最大运输能力计算公式为

（2.3-1）

式中：

Q—输送量（t/h）；

ν—带速（m/s）；

ρ—物料堆积密度（kg/m³）；

s—在运行的输送带上物料得最大堆积断面积（㎡）；

k—输送机倾斜系数。

表3-1倾斜系数k选用表

倾角（°）

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

k

1.00

0.99

0.98

0.97

0.95

0.93

0.91

0.89

0.85

0.81

输送机的工作倾角β=16°；

查手册（表3-1）得k=0.89；

按给定的工作条件，原煤堆积角θ=30°；

表3-2槽型托辊物料断面面积A[1]

由带宽B=1000mm，查表3-2得s=0.1290，前述知带速v=3.15m/s，将以上数据代入公式（2.3-1）即：

Q=0.1290×3.15×0.89×1400×1=506.3t/h

输送机全年最大运输量

（2.3-2）

式中：

p——单位工作日有效工作时间，p=10h；

q——全年工作天数，按q=300d。

将上述数据代入公式（2.3-2）即：

Qs=10×300×506.3=151.8万吨≧90万吨

矿井设计产量A=90万吨/年，因此最大输送能力负荷要求。

四、输送带宽度核算

输送大块散状物料的输送机，需按手册（3.2-2）式核算，再查手册表2-3

B≧2a+200（2.4-1）

式中：

a——块状物料最大粒度，mm；

则有：

B=1000≧2×（250～400）+200=700～1000

所以输送带宽B=1000mm满足输送要求。

五、输送机圆周驱动力计算

1、输送带阻力计算公式

传动滚筒上所需圆周驱动力Fu为输送机所有阻力之和，可用下式计算：

+Fst（2.5-1）

式中：

FH——主要阻力，N；

Fs1——特种主要阻力，N；

Fs2——特种附加阻力，N；

Fst——倾斜阻力，N；

C——附加阻力系数。

2、输送带技术参数

输送带型号ST/S2000-1000（8+6+8），纵向拉伸强度≧2000N/mm；上覆盖层厚度δ=8mm；下覆盖层厚度δ=8mm；输送带厚度22mm；输送带质量qB=

3、输送带主要阻力计算

输送机的主要阻力FH是物料及输送带移动和承载分支及回程分支托辊旋转所产生阻力的总和。

可用手册（2.4-4）式计算：

（2.5-2）

式中：

f——模拟摩擦系数，根据工作条件及制造安装水平决定，一般可按表查取；

L——输送机长度（头尾滚筒重心距），m；

g——重力加速度，g=9.81m/s²。

上托辊间距a0=1.2m，下托辊间距au=3.0m，上托辊槽角λ=35°，前倾角γ=1°23′，下托辊槽角0°。

qRO——承载分支托辊组每米长度旋转部分重量，kg/m，由手册（3.4-5）式：

（2.5-3）

式中：

G1——承载分支每组托辊旋转部分重量，kg；

ao——承载分支托辊间距，m；

qRU——回程分支托辊组每米长度旋转部分质量，kg/m，由手册（3.3-6）式：

（2.5-4）

式中：

G2——回程分支每组托辊旋转部分重量，kg；

aU——回程分支托辊间距，m；

qG——每米长度输送物料质量，kg/m，由手册（3.4-7）式：

（2.5-5）

查手册表3-7知：

G1=18.9kg，G2=18.2kg.

qB——每米长度输送带质量，kg/m，由手册表4-5：

qB=46.7kg/m

综上述各式，得：

=0.023×672×9.81×[9.45+6.07+（2×46.7+44.65）×cos16°]

=20121N

f——运行阻力系数，根据表2-5取f=0.023

4、主要特种阻力计算

主要特种阻力FS1包括托辊前倾的摩擦阻力Fε和被输送物料与导料槽栏板间的摩擦阻力FqL两部分，即

（2.5-6）

由手册（3.4-10）式：

（2.5-7）

=0.43×0.35×670×（46.7+44.65）×9.81×cos16×sin1°23′

=2098N

式中：

Cε——槽型系数，30°时为0.4；35°时为0.43；45°时为0.5

µ0——托辊和输送带摩擦系数，取0.3～0.4

ε——托辊前倾角，

L——装有前倾托辊的输送机长度，m

ρ——输送机倾角

（2.5-8）

=1720N

式中：

µ2——物料与导料栏板摩擦系数，查表取µ2=0.7；

Iv——输送机物料流量，m³/s；

L板——导料槽栏板长度，L板=4m；

b1——导料栏板内宽，查表取b1=0.61m；

Iv=sv=0.129×3.15=0.40635m³/s

则：

FS1=Fε+Fql=2098+1720=3818N

5、附加特种阻力计算

附加特种阻力Fs2包括输送带清扫器摩擦阻力Fr和卸料器摩擦阻力Fa等部分，由手册（3.4-13）式:

（2.5-9）

由手册（3.4-4）式：

（2.5-10）

（2.5-11）

式中：

n3——清扫器个数，包括机头清扫器和空段清扫器；

A——单个清扫器和输送带接触面积，㎡，见表

P——清扫器和输送带间压力，N/㎡，取3×104～4×1044×104N/m

μ3——清扫器和输送带摩擦系数，一般取0.5～0.7

k2——刮板系数，一般取1500N/m

查手册表3-7得，A=0.012㎡；P=4×104N/m；μ3=0.6，综上式可求得：

Fr=0.012×4×104×0.6=288N

Fa=1×1500=1500N

总计有一个头部清扫器和一个空段清扫器（一个空段清扫器相当于1.5个清扫器），由式（2.5-9）得

Fs2=2.5×288+1500=2220N

6、倾斜阻力Fst计算

由手册公式

可求得

（2.5-12）

=44.65×9.81×672×sin16°

=81133N

7、圆周驱动力计算

由式（2.5-1）得：

+Fst

=1.1×20121+3818+2220+81133

=109.3KN

由手册知，当输送机长度L>80m时，附加阻力系数：

=1.10

六、传动功率计算

1、传动轴功率计算

传动轴所需最大功率PA：

（2.6-1）

则有：

=344.3KW

2、电动机功率计算

电动机有效功率按下式计算

（2.6-2）

式中：

η——传动效率（0.85～0.95）；

η′——电压降系数（0.90～0.95）；

η″——多电机不平衡系数（0.90～0.95）

查YBPT4001-4型电机参数，

PA=315kW，η=0.85，取η′=0.90，η″=0.90（双电机驱动）

由上式（2.6-2）：

=216.8775KW

主皮带采用双电机双滚筒驱动，从动滚筒驱动功率P：

P=2×PM=2×216.8775=433.755KW≧344.3KW满足驱动要求。

七、输送带张力计算

1、特性点张力计算

为了确定输送带作用于各改向滚筒的合张力，拉紧装置拉紧力和凸凹弧起始点张力等特性点张力，需逐点计算法，进行各特性点张力计算。

图2-2张力分布点图

据不打滑条件，传动滚筒奔离点最小张力Fmin≧68315N。

按双滚筒刚性联系摩擦传动条件确定输送带在主动滚筒上的最小张力：

则有：

（2.7-1）

（2.7-2）

取

，

（近似值），查表取

，求得：

Fu1=84462NFu2=24842N

（2.7-3）

按摩擦传动条件，S1与S6应满足下列关系：

（2.7-2）

将式（2.7-5）及式（2.7-6）联立，可求得：

S2=S1+fL1g（qBcosδ+qRU）+1.5Fr=S1+1785.3=56437N

S3=1.04S2=58695N

S4=S3+fLg[qR0+（qB+qG）cosδ]+FS1+FSt=S3+106504=165199N

式中n——摩擦力备用系数，（1.15～1.2）

W——皮带运行阻力，N

2、输送带最小张力校验

输送带张力在整个长度上是变化的，影响因素较多，为保证输送机正常运行，输送带张力必须满足以下两个条件：

（1）在任何负载情况下，作用在输送带上的张力应使得全部传动滚筒上的圆周力通过摩擦传递到输送带上，而输送带与滚筒间应保证不打滑；

（2）作用在输送带上的张力应满足输送带张紧度要求，使输送带在两组托辊间的垂度符合规定。

圆周驱动力FU通过摩擦传递到输送带上（见图2-1）

根据输送带不打滑条件：

如图2-1所示，输送带在传动滚筒松边的最小张力应满足手册式（3.5-1）：

（2.7-3）

传动滚筒传递的最大圆周力FUmax=KA·FU

式中：

F2（st）min——传动滚筒最小张力；

FUmax——输送机满载启动或制动时，传动滚筒的最大圆周力，N；

µ——传动滚筒与输送带间的摩擦系数，见表2-7；

φ——输送带在传动滚筒上的围包角，rad；

eµφ——欧拉系数，见表2-8；

KA——启动系数，1.3～1.7。

欧拉系数表2-8

围包角

φ/（°）

摩擦系数µ

0.05

0.10

0.15

0.20

0.25

0.30

0.35

0.40

0.45

0.50

欧拉系数eµφ

180

1.17

1.37

1.60

1.88

2.20

2.56

3.00

3.51

4.12

4.82

185

1.18

1.38

1.62

1.91

2.24

2.63

3.10

3.64

4.27

5.02

190

1.18

1.39

1.64

1.94

2.29

2.70

3.18

3.75

4.44

5.25

195

1.19

1.41

1.67

1.97

2.34

2.78

3.29

3.90

4.62

5.48

200

1.19

1.42

1.69

2.01

2.40

2.85

3.40

4.04

4.82

5.73

205

1.20

1.43

1.71

2.05

2.45

2.92

3.50

4.18

5.00

5.98

210

1.20

1.44

1.73

2.08

2.50

3.00

3.60

4.32

5.20

6.23

取µ=0.40，φ=200°（按标准值），KA=1.5；

则FUmax=1.5×109304.1=163956N

故输送带不打滑条件为：

F2（st）min≧53932N

经验算，主动滚筒松边最小张力F2（st）min=S1=54652N≧53932N,满足重段不打滑条件。

3、输送带下垂度校核

为了限制输送带在两组托辊间的下垂度，作用在输送带上任意一点的最小张力Fmin，由手册式（3.5-2）和（3.5-3）进行验算。

（2.7-4）

（2.7-5）

式中：

——允许最大垂度，一般≤0.01；

a0——承载上托辊间距（最小张力处）；

aU——回程下托辊间距（最小张力处）

取

=0.01，由式（2.7-2）、（2.7-3）得：

=13442.2N

=17179.8N

经上述验算，输送带最小张力均满足输送带下垂度要求。

八、传动滚筒合张力计算

1、根据各特性点的张力计算各传动滚筒的合张力：

则有第一头部滚筒合张力：

F1=S4+S5=337294N

第二主动滚筒合张力：

F2=S1+1.04S6=225166N

改向滚筒滚筒（兼拉紧滚筒）拉力：

FG=S2+S3=115132N

拉紧配重

G=42.578t

2、拉紧行程

（2.8-1）

式中；Sa——安装行程，m；

——输送带伸长率，取

=0.2%

故

=

3、传动滚筒最大扭矩计算

传动滚筒最大扭矩Mmax由手册式（3.7-1）计算：

Mmax=FUmax·D/2（2.8-2）

式中：

D——传动滚筒直径（mm）

则传动滚筒最大扭矩为：

Mmax=FUmax·D/2=54.652KN·m

九、钢绳芯输送带安全系数校核计算

由手册式（3.14-7）得：

（2.9-1）

式中：

m——输送带安全系数；

B——输送带宽度；

——输送带纵向拉伸强度；

Smax——输送带最大张力

则有：

我矿主斜井胶带输送机使用ST/S2000-1000型皮带，工作环境良好，承载均匀、平稳。

参考手册可知钢绳芯输送带的安全系数为：

10～12。

经验算，符合要求。