带式输送机设计中托辊的计算和选择

带式输送机设计中托辊的计算和选择彭利刚(唐山开滦铁拓重型机械制造有限责任公司热处理厂,河北唐山063103)[摘要]托辊是整条胶带机的主要部件,使用数量多,形式多样,价格昂贵。托辊选择是否合理,直接影响带式输送机初期投资,也将影响带式输送机的使用、维修,更会影响带式输送机使用寿命。因此合理的选择和使用托辊非常重要。[关键词]托辊辊径;辊子载荷;托辊形式[中图分类号]TH238[文献标识码]B[文章编号]100626225(2008)0120087203CalculationandSelectionofCarryingRollerinDesignofBeltTransporter[收稿日期]2007-09-14[作者简介]彭利刚(1973-),男,河北唐山人,助理工程师,1997年毕业于重庆科技学院机械系。1辊径的选择托辊辊子的直径与输送机带宽、带速和承载能力有关系,与输送机长度和倾角都没有关系。111托辊直径与带宽的关系托辊辊径与长度应符合《GB/T99021991带式输送机托辊基本参数与尺寸》的规定,见表1。表1托辊直径与带宽的关系mm托辊直径带宽500650800100012001400160018002000220024006315√76√√89√√√108√√√√√133√√√√√√√159√√√√√√√√194√√√√√219√√根据辊子直径和承载能力,托辊辊子分为轻、中、重型3种。全部采用大游隙轴承,并保证所有辊子的转速不超过600r/min。112托辊直径与带速的关系在确定带速的情况下,托辊辊子的转速不能太大。在同样寿命情况下,转速大,使用时间就短,转速小,使用时间就长。但辊子的直径不能太大,辊子直径太大,整个输送机不配套,初期投资成本就高。在胶带机设计规范中规定:辊子的转速不能超过600r/min。托辊直径与输送机带速的关系见表2。综合以上情况,根据表1和表2,选用托辊直径133mm。表2托辊辊径与转速的关系r/min辊径/mm带速/m·s-101811011251162102153115410510615891722152683444295371081421772212833544425571331441802302873594535751591201501922403003794816011941231581972463103944922192753494365672计算选择轴承型号托辊寿命取决于轴承的失效寿命。因此,托辊的承载能力与轴承寿命有关,选用时应按带速、输送机的生产能力确定载荷,然后按辊子的承载能力选择轴承。如表3～表5。表3辊子载荷系数e托辊型式e一节辊1二节辊0163三节辊0180表4运行系数fs运行条件,每天运行小时数/hfs6018≥6～91109～1611116112表5冲击系数fd物料粒度/mm带速/m·s-122153115315456150～1001100110011001100110011001100100～1501102110311061107110911131123150～300细料中有少量最大块1104110611111112111611241139150～300块料中有少量大块1106110911141116112111351157150～300112011321157117011902130219487第13卷第1期(总第80期)2008年2月煤矿开采CoalMiningTechnologyVo1113No11(SeriesNo180)February2008本条胶带机的托辊形式:承载托辊采用3节辊形成的槽型托辊,回程托辊采用1节辊形式的平行下托辊,根据表3可查得,承载托辊的辊子载荷系数e=018,平行下托辊的辊子载荷系数e=1。由已知条件,每天不多于16h出煤,因此由表4可查得运行系数fs=111。一般情况下,井下由采煤机采的煤最大块不超过350mm,大于150～300mm细料中有少量最大块,并且带速v=215m/s,由表5可查得冲击系数fd=1106。胶带机在大巷中的运行条件:可以认为正常工作和正常维修,依此,在表6中可查得工况系数fa=1100。表6工况系数fa工况条件fa正常工作和维护条件1100有磨蚀或磨损性物料1110有磨蚀性高的物料1115托辊之间的间距按表7确定。表7承载分支托辊间距松散密度/kg·m-3带宽/mm500,650800,10001200,1400托辊间距/mm≤16001200120012001600100010001000回程分支托辊间距:214～3m;由表7查得承载分支托辊间距a0=112m;由上面的介绍,回程分支托辊间距au=3m。算出每秒带式输送机的输送能力:Im=1200×100060×60=33314kg/s;由以上结论进行托辊辊子载荷的计算。211静载荷计算承载分支托辊:P0=918e·a0·(Imv+qB)=9108×018×112×(33314/215+44116)=1670(N)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;e为辊子载荷系数;v为带速,m/s;qB为每米输送带质量,kg/m;Im为输送能力,kg/s。回程分支托辊:Pu=918e·au·qB=918×1×3×44116=129812(N)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。212动载荷计算承载分支托辊:P′0=P0·fs·fd·fa=1670×111×1106×1=1947(N)式中,P′0为承载分支托辊动载荷,N;fs为运行系数;fd为冲击系数;fa为工况系数。回程分支托辊:P′u=Pu·fs·fa=129812×111×1=1428(N)托辊的选择原则:在计算结果中取静载荷、动载荷二者之中较大的值查辊子承载能力表(胶带机设计手册)来选择辊子,使其承载能力大于或等于计算值,这样就可以保证辊子轴承寿命高于30000h,转角小于10′。由以上计算结果可知:承载分支静载荷、动载荷二者之中较大的值为P′u=1947(N);回程分支静载荷、动载荷二者之中较大的值为P′u=1428(N)。带宽B=1200mm的带式输送机3节辊托辊组的托辊辊长为465mm,1节辊托辊组的托辊辊长为1400mm。根据上面计算结果,从辊子承载能力表8中选用承载分支托辊组所使用的轴承型号为4G305,回程分支托辊组所使用的轴承型号为4G306。3单位长度承载和回程托辊组旋转部分质量普通辊子的形状、结构尺寸如图1所示,其参数表如表9。图1托辊结构形状由表9可查出本带式输送机承载分支3托辊组中每个托辊旋转部分的质量为7138kg,回程分支托辊组中单个托辊的旋转部分质量为18135kg。因此,承载分支3托辊组Gtz=7138×3=22114kg,ltz=112m;回程分支平托辊组Gtk=18135kg,ltk=3m。承载、回程托辊组转动部分单位长度的质量计算如下:88总第80期煤矿开采2008年第1期表8辊子承载能力kN辊长/mm带速/m·s-1轴承型号4G2044G2054G3054G306辊径/mm89108108133159108133159108133159465018114511443147315031483145314231406197710371011011451144312231453148314531421314061476193710112511451144219931203140314531423140610614461831161145114421752195311331453142314051535193612921011451144215521742190314531423140511351505184215114511442137215421703145314231404176511151423115114511442119213521503145314231404141417351024101144210221172130312431423140314041374163510210121143101312331403178410541301400018019701880181019101850178119811931185110019701880181019101850178119811931185112501970188018101910185017811981193118511601970188018101910185017811981193118521001970188018101910185017811981193118521501970188018101910185017811981193118531150197018801810191018501781198119311854100197018801810191018501781198119311855100188018101850178119811931185表9普通托辊参数mmDd轴承型号Lbhf旋转部分质量/kg图号质量/kg133254G30538046553060070080011501400160018304G3064655308001400160022817613DTⅡGP330481217138DTⅡGP330591628121DTⅡGP33061017911DTⅡGP33071118610137DTⅡGP33081315111164DTⅡGP33101511716109DTⅡGP33122019719128DTⅡGP33132419921183DTⅡGP3314281448113DTⅡGP3405111348196DTⅡGP3406121541214DTⅡGP34101714818135DTⅡGP3413261752019DTⅡGP341431138qt=Gtzltz+Gtkltk=22114112+181353=24157kg/m式中,qt为承载、回程托辊组转动部分单位长度的质量,kg/m;Gtz为承载托辊组转动部分质量,kg;ltz为承载托辊组间距,m;Gtk为回程托辊组转动部分质量,kg;ltk为回程托辊组间距,m。[参考文献][1]张尊敬1DTⅡ(A)型带式输送机设计手册[M]1北京:冶金工业出版社,20001[2]徐寄蓉1DTⅡ固定型带式输送机设计手册[M]1北京:冶金工业出版社,19991[3]任文斗1运输机械设计选用手册[M]1北京:化工工业出版社,20001[责任编辑:邹正立](上接20页)于高工作阻力状态,活柱下缩速度快,易发生顶板下沉压架事故,且推进速度对采空区防火影响很大。实践证明,工作面推进速度应不低于410m/d。(5)塔山矿是一座高度集约化生产的高产高效矿井,按照矿井初步设计,矿井达产由2～3个工作面完成,投产初期开拓的3个盘区全部采用的“直接搭接”方式,整个生产系统仅地面储煤厂有30～50kt的缓冲能力,要求矿井主运系统必须具有很高的稳定、可靠程度。为此主运输系统一是要可靠性程度高,自动控制系统高,故障率低,否则任何环节出现故障,不仅影响工作面的安全生产,而且会使整个矿井采掘生产处于停产状态;二是主运输系统的能力要大,由于放顶煤工作面瞬时煤量较大,会造成运输系统的不均衡性,而外部系统的一次停运故障对工作面生产的影响时间一般在30～60min,对工作面顶板(煤)控制相当不利,造成顶板(煤)缓慢下沉。为此,建议大型高产高效矿井在系统环节上应考虑适当的缓冲能力。(6)加大工作面机采高度,探索大采高综放生产技术。8102工作面支架设计支撑高度318m,采煤机割煤高度平均315m,放煤高度15m,采放比局部达到1∶4以上。放煤工序在整个正规循环中占用的时间最长,且后部煤量集中,对工作面的推进速度影响较大。目前,大采高单一煤层开采技术已经成熟,把大采高综采开采技术与放顶煤开采技术结合起来,是解决特厚(20m)煤层一次采全厚的有效途径。[责任编辑:邹正立]89彭利刚:带式输送机设计中托辊