浅析装船机折返式尾车皮带打滑

1浅谈装船机折返式尾车皮带打滑国投中煤同煤京唐港口有限公司贾幼磊概况国投中煤同煤京唐港口有限公司建设的3000万吨煤炭泊位是解决国家能源运输紧张问题，解决北煤南运压力和大秦铁路扩能分流的配套工程。主要工程包括三个煤炭装船泊位，泊位等级分别为10万吨、5万吨、3.5万吨级；配备二台三翻式“O”型翻车机；三台装船机、四台堆取料机、二台混配煤取料机。目前，我公司装船机采用的皮带为耐磨阻燃性聚酯带，带宽为2200mm，带速设计为4.83m/s，设计额定装船能力为6500t/h，最大装船能力为7200t/h。1、装船机尾车堵斗情况分析由于我们公司堆场宽度100m，取料方式为对中取料，在取料的过程中很容易发生塌垛现象，造成瞬时料流量过高，甚至超过了10000t/h。当瞬时大料流到达装船机时，会造成折返皮带和滚筒打滑，从而引起尾车堵料。堵斗发生后，物料堆积在皮带上，需要多次起动皮带进行排煤。雨天作业时，受摩擦力影响，皮带无法正常进行启动。这种情况不仅制约了生产，还存在严重的安全隐患。皮带的张力在整个长度上是变化的，影响因素很多，为保证皮带的正常运行，皮带的张力必须满足以下两个条件。（1）皮带的张力在任何负载的情况下，作用在全部滚筒上的圆周力是通过摩擦传递到皮带上，而皮带与滚筒间应保证不打滑；（2）作用在皮带的张力应足够大，使皮带在两组承载托辊间保证垂度小于一定值。图1折返尾车滚筒布置图2圆周驱动力FU是通过摩擦传递到皮带上，为保证输送带不打滑，需在回程带上保持最小的张力Fmin,按式1进行计算：Fmin≥FU，max1e1式1式中FU，max——满载皮带机起动或制动时出现的最大的圆周驱动；——传动滚筒围包角，一般取2.8~4.2rad（160°~240°），详见表1；μ——传动滚筒与皮带的摩擦系数，详见表2；e——尤拉系数，见表3。表1折返尾车皮带张力与滚筒包角折返尾车皮带系统滚筒型号皮带张力（kg）滚筒包角（deg）StartRunStopT1TI'T2T2'T3T3'驱动滚筒D2016605780814345134771382514741180头部滚筒P21162151621515748157481491714917180改向滚筒1P2216751167511595815958142811428190改向滚筒2P23812681261358913589148101481090张紧滚筒P249251925113498134981445214452180表2传动滚筒和输送带之间的摩擦系数μ运行条件光滑裸露的钢滚筒带人字形沟槽的橡胶覆盖面带人字形沟槽聚氨酯覆盖面带人字形沟槽的陶瓷覆盖面干态运行0.35~0.400.40~0.450.35~0.400.40~0.45清洁潮湿（有水）运行0.10.350.350.35~0.40污浊的湿态（泥浆、粘土）运行0.05~0.100.25~0.300.200.35表3尤拉系数e围包角摩擦系数μ0.100.150.200.250.300.350.400.451751.361.581.842.152.502.913.393.951801.371.601.882.202.563.003.514.1231851.381.621.912.242.633.103.644.271901.391.641.942.292.703.183.754.441951.411.671.972.342.783.293.904.62装船机的折返驱动滚筒采用人字形沟槽橡胶覆盖面，包围角为180°，滚筒直径为Φ772mm。当折返皮带在干态启动时，摩擦系数μ查表2取值0.4，尤拉系数e查表3取值为3.51。Fmin≥FU，max1e1=151.3116605=6615.5kg。有表1可知Fmin取值为6615.5kg，符合皮带启动条件，皮带与驱动滚筒之间不会发生打滑现象。当折返皮带在污浊的湿态启动时，摩擦系统μ查表2取值0.20，尤拉系统e查表3取值为2.20。Fmin≥FU，max1e1=120.2116605=13837.5kg。有表1可知Fmin取值大于改向滚筒P23处的张力8126kg，因此，皮带在启动时，皮带与驱动滚筒之间会发生打滑现象。2、整改方案解决堵斗的关键就在于解决皮带与驱动滚筒打滑问题。为确保作用力的传递和皮带不在驱动滚筒上打滑，必须满足下列条件：（1）皮带具有足够的张力；（2）皮带与驱动滚筒的接触面有一定的粗糙度；（3）皮带与驱动滚筒有足够大的包角。在满足皮带张力的条件，只有两个两个途径确保皮带不与驱动滚筒打滑：①增加皮带与驱动滚筒的摩擦系数，即增加驱动滚筒的粗糙度；②通过增加皮带与驱动滚筒的包围角来提高牵引力。根据目前装船机驱动滚筒的安装空间，具体实施方案如下：①改善驱动滚筒的表面状况，以得到较大的摩擦系数μ。将目前带人字形沟槽的橡胶覆盖面驱动滚筒更换为陶瓷覆面滚筒，在煤泥状态下（污浊湿态运行）的摩擦系统由0.25~0.3提高至0.35。②将目前装船机驱动滚筒直径772mm增大至直径872mm，已增加滚筒包角，由原来的包角180°增加至196°，详见图2。4图2折返尾车滚筒包角图3、方案的可行性分析装船机的折返驱动滚筒采用陶瓷覆面滚筒，围包角为196°，滚筒直径为Φ872mm。当折返皮带在污浊湿态运行启动时，摩擦系统μ查表2取值0.3，尤拉系数e查表3取值为3.29。Fmin≥FU，max1e1=129.3116605=7251.1kg。有表1可知Fmin取值为7251.1kg，符合皮带启动条件，皮带与驱动滚筒之间不会发生打滑现象。皮带输送能力核算如下：带式输送机的最大生产能力是由输送带上物料的最大截面积、带速和设备倾斜角系数决定的。按以下计算公式：vISvk3(/)ms式3式中I——为皮带机输送能力；S——输送带上物料的最大截面积，2m，见图，按式（4）~式（6）计算；v——带速，m/s；k——倾斜系数，可查表4可得；——物料松散密度，t/3m（0.8t/3m用于设备容量计算；0.95t/3m用于设备动力、皮带张力载荷、设备满载启动等计算）5图3有效带宽取值图表4倾斜系数k取值表角度（°）24681012141618k1.000.990.980.970.950.930.910.890.852133()cos6tgSlbl式43323()()cossin22blblSl式512SSS式6b=B-0.25mB＞2m式7式中B——皮带带宽，m；b——有效带宽，m；———动堆积角，一般为安息角的50%~70%。6表5参数列表：名称vkB3l折返皮带4.830.870.952.215°35°0.8表6最大通过能力名称滚筒直径D1/mm滚筒直径D2/mm最大通过能力I/t/h折返皮带Φ772Φ8728592.5/9705.5经核算折返皮带的通过量可知，在增加驱动滚筒直径100mm的情况下，通过能力由原来的8592.5t/h增加至9705.5t/h，通过能力提高了13%。结语本次改造涉及到改动范围较小，通过更换为陶瓷覆面驱动滚筒、加大驱动滚筒直径，增加皮带与滚筒之间摩擦力，增大皮带与滚筒的包角，来解决皮带在启动时与滚筒打滑的现象，另外皮带的瞬时通过能力也增加13%。通过此次改造，将有效的避免因皮带打滑、大料流等原因造成的尾车堵斗现象，改善了设备的安全运行条件。值得注意的是，由于驱动滚筒直径的增加，皮带的线速度增加至5.4m/s，托辊、滚筒、衬板等部件的运行寿命将会受到一定影响。参考文献【1】《运输机械设计选用手册》编辑委员会．运输机械设计选用手册．北京：化学工业出版社，1999．1————————贾幼磊，063611，河北省唐山市海港开发区港兴大街