带式输送机制动停车时制动力的计算

带式输送机制动停车时制动力的计算

张美芹

中煤科工集团北京华宇工程有限公司北京100120

摘要：带式输送机是煤矿生产中普遍使用的一种散装物料输送设备，其主要部件的选型设计对矿井的安全生产至关重要。以实例为证，根据矿井的基本条件、带式输送机的布置形式、各种规范规定及其运行工况，对带式输送机制动停车时的制动力进行了详细的设计选型计算。

关键词：制动工况；制动力；制动力矩

1设计基本参数

已知：带宽B=1400mm，带速v=4.5m/s，运量Q=2500t/h，机长L=1437m，平段长L1=70m，上运段长L2=365m，倾角δ=16°；下运段长L3=1002m，倾角δ=－3°；正提升高度H正=101m，负提升高度为H负=－52.4m；上托辊间距ao=1.2m，下托辊间距au=3.0m，上下托辊直径φ159mm。

根据井下带式输送机的实际工作条件及国内设备生产厂家的加工水平，同时考虑到现场的管理水平等因素后，确定采用并计算出如下参数：

模拟摩擦系数：f=0.03

传动滚筒与输送带间摩擦系数：μ=0.3

预选输送带强度：St1600N/mm

每米输送物料质量：qG=Q/(3.6v)=154.32kg/m

每米输送带质量：qB=43.4kg/m

每米承载托辊转动质量：qRO=29.1kg/m

每米回程托辊转动质量：qRU=10.85kg/m

重力加速度：g=9.81m/s2

倾角：δ=0°～16°～－3°(平均倾角1.94°)

附加阻力系数：C=1.064

图1带式输送机布置示意图

2制动停车所需制动力计算

本带式输送机坡度有起伏，既有上运又有下运，制动停车时所需制动力和制动力矩的计算依据《带式输送机工程设计规范》的相关规定，计算时应考虑几种不利的工况，即全程满载制动工况、空载制动工况、上运段满载停车逆止工况、下运段满载制动工况。

制动力按如下公式计算：

FB=（mL+mD）aB-FU*

FU*——带式输送机制动时的圆周力（N）；

aB——带式输送机制动停车减速度（m/s2），按带式输送机允许的最大减速度0.1～0.3m/s2，取aB=0.2m/s2计算；

mL——带式输送机运动体（输送带、物料和托辊）转换到输送带上直线运动的等效质量（kg）；

mD——带式输送机运动旋转部件（电机、减速机、联轴器、滚筒）转换到输送带上直线运动的等效质量（kg）；

①全程满载时制动停车所需制动力：

mL满=（2qB+qG+k1qRO+k1qRU）L=398157kg

k1——托辊旋转部分质量变换为直线运动等效质量的转换系数，宜取0.9；

=300834kg

nD——驱动装置数量，nD=3

i——减速器速比i=18；

JiD——驱动单元第i个旋转部件的转动惯量（kg.m2）

Ji——第i个滚筒的转动惯量（kg.m2）

rD——传动滚筒半径（m）；

ri——i个滚筒的滚筒半径（m）；

J电机=60kg.m2J减速器=6.3kg.m2

J联高=0.61kg.m2J联低=72.3kg.m2

传动滚筒φ1000(2个)J=1310kg.m2

改向滚筒φ1000(3个)J=1570kg.m2

改向滚筒φ800(3个)J=560kg.m2

FU满*=CfLg［qRO+qRU+(2qB+qG）cosδ］+HgqG=132967N

f——模拟阻力系数（考虑制动最不利的情况f取0.012）

故：FB满=（mL满+mD）aB-FU满*

=（398157+300834）×0.2-132967=6831.2N

②空载工况时制动停车所需制动力：

mL空=（2qB+k1qRO+k1qRU）L=（2×43.4+0.9×29.1+0.9×10.85）×1437=176399kg

mD=300834kg

FU空*=CfLg［qRO+qRU+(2qB）cosδ］=22805N

故：FB空=（mL空+mD）aB-FU空*=（176399+300834）×0.2-22805=72642N

③上运段满载停车逆止时的制动力：

按《带式输送机工程设计规范》9.6.3条计算带式输送机所需逆止力：

FB=Fst－FH

Fst¬——倾斜阻力（N）；

FH——主要阻力（N）；

Fst=H正gqG=101×9.81×154.32=152902N

FH=fLg［qRO+qRU+2qBcosδ］+fL上gqGcosδ1=29120N

FB=Fst－FH=152902－29120=123782N

④下运段满载停车时的制动力：

mL下=（2qB+k1qRO+k1qRU）L+qGL下

=331028kg

mD=300834kg

FU下*=CfLg［qRO+qRU+(2qB）cosδ］+CfL下gqGcos（-δ）+H负qGg

=-37181N

故：FB空=（mL下+mD）aB-FU下*=（331028+300834）×0.2-（-37181）=163553N

3制动停车所需制动力矩计算

根据以上计算，不同工况下的所需制动力：

全程满载时，所需制动力为：6831.2N；

空载工况时,所需制动力为：72642N；

上运段满载停车逆止时，所需制动力为：123782N；

下运段满载停车时，所需制动力为：163553N

可以看出：下运段满载停车工况时，情况最为不利，故选用制动器时，依据此计算制动力矩更为可靠：

故制动轮所需制动力矩：

MB==163.553×1.0/2=81.8kN·m

η——制动轮到传动滚筒的传动效率；

低速轴制动器：η=1i=1

《带式输送机工程设计规范》第9.6.1条第3款规定：向上及向下输送的带式输送机，制动装置的制动力矩不得小于带式输送机所需制动力矩的1.5倍。

按照以上规定及根据计算的制动轮所需的制动力矩，选定制动器型号：SHI252-φ1200型，额定制动力矩为160kN·m。

M额/MB=160/81.8=1.96,满足制动要求。

4结论

通过以上对该带式输送机四种工况的分析计算，确定该带式输送机制动器的选型结果如下：SHI252-φ1200型，额定制动力矩为160kN·m。

参考文献：

［1］煤矿安全规程[S].北京.煤炭工业出版社.2016

［2］DTⅡ（A）型带式输送机设计手册[M].北京.冶金工业出版社.2003

［3］带式输送机工程设计规范[S].北京.中国计划出版社.2008