煤 炭 工 程 2006年第10期
设计技术
带式输送机多滚筒传动的功率配比分析
张建军
(唐山开滦勘察设计有限公司, 河北唐山 063018)
摘 要:文章主要阐述在多滚筒带式输送机设计中, 如何在传动滚筒上合理地配置功率, 即根据圆周力和选取的摩擦系数, 计算出需要的总围包角, 再将总围包角向各传动滚筒进行分配,
然后计算出各传动滚筒的功率比, 并按此比值确定各传动滚筒上配置的电机功率。 关键词:带式输送机; 传动滚筒; 圆周力; 围包角
+
中图分类号:T D52811 文献标识码:B 文章编号:1671-0959(2006) 1020012203
在煤矿井下运输系统中, 大运量、长距离带式输送机的使用越来越广泛, 而且有逐年大幅度增加的趋势。这就要求在进行带式输送机设计时, 一定要做到既满足运输功能的要求, 又使得造价合理, 带式输送机的合理设计, 最主要的是, 时, 以上的滚筒传动, 。主要从在同样运输量, 因配置比例不合理, 而导致胶带选型不合理升级, 以及配置电动机功率部分不发挥作用两个方面加以论述。
取S 4=S 3e
μαⅡ
摩擦系数μ=013, 则e
μαⅠ
1, e
μαⅡ
=2185。带式输送
, , S 4成为紧边后, 在S 5。所以, 先分析Ⅱ滚筒, 。
1可得驱动滚筒Ⅱ张力关系为:
S 4-S 3=F Ⅱ=
F 3
(1)
μαⅡ
按尤拉公式, 保持输送带不打滑的条件为S 4≤S 3e
, 代入式(1) 得:
S 3e
μαⅡ
,
-S 3=
F 3
(2)
1 功率配比不合理引起胶带选型升级
由图1所示, Ⅰ和Ⅱ为两个传动滚筒, S 1和S 2为机尾改向滚筒两侧胶带张力, S 5和S 4为Ⅰ传动滚筒的趋入点和奔离点的胶带张力, S 4和S 3为Ⅱ传动滚筒的趋入点和奔离点的胶带张力, V 表示输送机的运行方向
。
由式(2) 解之得:
S 3=
=
μαⅡF ÷(e -1) 3
F ÷(2185-1) =0136F 3
(3)
将式(3) 代入式(1) 得:
S 4=
F +0136F =11027F 3
F =1136F 3
(4)
此时
S 5=S 4+F Ⅰ=11027F +
(5)
因为, 只用不同功率配置情况下造成的尾部张紧力的
图1 带式输送机驱动张力状况示意图
假定两传动滚筒功率配置比例为N Ⅰ∶N Ⅱ=1∶2。随着传动功率比的确定, 两滚筒所要传递的圆周力之比, 也就确定了, 即F Ⅰ∶F Ⅱ=1∶2。设整条带式输送机所要求的总的圆周力为F, 则F Ⅰ=
F, F Ⅱ=F 。一般双滚筒33
不同来说明问题。因此做些简化, 认为S 1=S 5, S 2=S 3, 所以在功率配置比例N Ⅰ∶N Ⅱ=1∶2的情况下, 张紧力为:
S 1+S 2=S 3+S 5=0136F +1136F =1172F
(6)
用同样的方法分析N Ⅰ∶N Ⅱ=2∶1的情况, 此时:
F Ⅰ∶F Ⅱ=2∶1, F Ⅰ=
F, F Ⅱ=F 。33F 3F 3
驱动的装置架从结构布置出发, 确定的两传动滚筒各自的围包角(摩擦角) 分别为αⅠ=170°和αⅡ=200°。现在假定
S 4-S 3=F Ⅱ=S 3e
μαⅡ
-S 3=
收稿日期:2006-07-10
作者简介:张建军(1971-) , 男, 河北滦南人, 工程师, 1994年毕业于河北煤炭建筑工程学院机电系, 现从事煤矿机
械设备选型设计工作。
12
煤 炭 工 程 设计技术 2006年第10期
S 3=
μαⅡF ÷(e -1) =F ÷(2185-1) =0118F 33
结构形式引起的摩擦系数的变化, 并一成不变的选用厂家提供的传动滚筒功率配置比例, 就有可能发生电动机功率闲置现象, 即电动机功率利用不充分。正如前边的例子, 在客观环境只允许取摩擦系数μ=0125时, 在两传动滚筒功率配比N Ⅰ∶N Ⅱ=2∶1的情况下, 则要求第Ⅰ滚筒摩擦角αⅠ=19016°。可见, 通常结构布置确定的第一滚筒摩擦角170°就不够了, 也可以说还没等第一滚筒配置的电机功率全部投入就可能打滑了, 即部分电机功率闲置了。
S 4=
F +0118F =01514F 3
=01514F +F =1118F
3
(7)
S 5=S 4+F Ⅰ
S 3+S 5=0118F +1118F =1136F
对比式(6) 和式(7) 的计算结果可以看出, 在传动同样的圆周力F 情况下, N Ⅰ∶N Ⅱ=1∶2方案比N Ⅰ∶N Ⅱ=2∶
1方案的尾部张紧力要提高2615%((1176F -1136F ) ÷1136F =2615%) 。而提高的2615%的张紧力对正常运输是
3 合理设置传动滚筒功率配比取决于正确选用摩
擦系数
多滚筒传动的带式输送机传动的总圆周力的大小主要受胶带张力、(摩擦角) 、摩理, 。
要做到对处于带式输送机不同位置的传动滚筒的功率配比合理, 首先就要确定出在摩擦角都充分用足的的情况下, 各传动滚筒实际能够传递的圆周力的比值。而这个比值是随着摩擦系数取值不同而有所变动的。仍以图1为例进行分析:
F 1=S 5-S 4=S 4(e F 2=S 4-S 3=S 3(e
μαⅡ
μαⅠμαⅡ
毫无意义的, 相反却非常可能使胶带选型无谓地升高一级。众所周知, 多滚筒传动基本是在运量大、运距长、选用钢丝绳芯高强度胶带情况下实施的。在这种情况下的带式输送机初期投资费用, 胶带约占20%～30%。可见胶带无谓地升高一级, 会造成很大浪费。
2 功率配比不合理会使摩擦角利用不充分, 生电动机功率闲置现象
由前面计算得出, 在N 1∶, S 4=
11027F 。在此, 同样取Ⅰ滚筒传递圆周力
3
实际需要的围包角(摩擦角) αⅠ的值。
按尤拉公式, S 5≤S 4e
S 5-S 4=S 4(e
μαⅠ
μαⅠ
, 取S 5=S 4e
μαⅠ
, 则
-1) -1)
(8)
-1) =
F 代入S 4=11027F 3
将S 4=S 3e 则
代入式(8) 得:
F 1=S 3e
μαⅡ
得e
μαⅠ
F ÷11027F +1=113253
(e
μαⅠ
-1)
μαⅡ
计算出αⅠ=(1÷013) ln11325=01938rad =5317°
用同样的方法反求Ⅱ滚筒传递圆周力实际需要的围
3
F 1∶F 2=e
μαⅡ
(e
μαⅠ
-1) /(e -1) (9)
包角αⅡ≈200°。
现在仍利用前边的计算结果, 来求在N Ⅰ∶N Ⅱ=2∶1的情况下, 实际需要的摩擦角αⅠ′和αⅡ′。 由 S 4=01514F
S 5-S 4=S 4(e
μαⅠ
取胶带与两传动滚筒之间的摩擦系数相等, 并在α1=
170°、α2=200°的条件下, 分别取μ=012、μ=0125、μ=μ=0135, 将式(9) 的计算结果列表, 见表1。从表1013、
中可以看出, 两传动滚筒传递圆周力的比值随摩擦系数的增加而升高。在煤矿井下使用的带式输送机取μ=0125较为稳妥。
表1 摩擦系数与圆周力比值的对应关系
μ
[1**********]135
F ∶F ′-1) =
F 3
得e
μαⅠ
′=
F ÷01514F +1=212973
=15818°
[**************]59
计算出αⅠ′=(1÷013) ln21297=21772rad 用同样的方法反求Ⅱ滚筒传递包角αⅡ′≈200°。
通过对两种情况下计算出的αⅠ和αⅠ′相比较, 可以看出, N Ⅰ∶N Ⅱ=1∶2的配置会使通常结构布置确定的αⅠ=
170°摩擦角仅利用32%, 而N Ⅰ∶N Ⅱ=2∶1的配置则会使
圆周力实际需要的围3
4 结 论
按图1的标号, 任何情况下均不能作N Ⅰ∶N Ⅱ=1
∶2的配置, 因为它是最不合理的比例关系。
合理配置传动滚筒的功率比例的步骤如下:
1) 根据运输任务和运输条件计算出需要的总的圆周
结构布置确定的摩擦角利用充分。
使功率配置适应通常结构布置确定的摩擦角仅是问题的一个方面, 如果不顾带式输送机的使用环境及传动滚筒
力F 。
13
煤 炭 工 程 2006年第10期
设计技术
放顶煤液压支架与后部刮板机配套关系存在问题的分析
郑洪恩
(大雁矿业集团公司, 内蒙古呼伦贝尔 021122)
摘 要:针对大雁煤业公司放顶煤工作面后部刮板机经常出现事故的现象, 分析了其主要原因是液压支架与后部刮板机配套关系不合理, 导致后部刮板机在非正常弯曲条件下工作所致。提出了加长中部支架与后部刮板机联接长度; 加长中部支架尾梁长度; 加长中部支架前梁长度, 改变采煤工艺等三个解决问题的方案。 关键词:综放工作面; 液压支架; 刮板运输机
++
中图分类号:T D35514; T D63412文献标识码B -(2006) 1020014203
大雁煤业公司放顶煤工作面始于1994年, 研所设计的ZFS4000-15/32和ZFS5200-液压支架, -764/400型刮板运输机, 。因前部刮板机必须按正常设计状态运行, 否则采
煤机将不能正常工作, 这样就致使后部刮板机的头、尾处较中间部置后800mm, 其实际运行状态如图4
。
, 造成了很大的经济损失, 其主要原因是由于受后刮板机与放顶煤液压支架配套关系的影响, 后部刮板机的头尾置后刮板机的中间部, 使刮板机的头尾形成非正常弯曲, 增加了刮板机的运行阻力, 导致事故的发生。
图1
后部刮板机设计运行状态图
1 存在问题的计算分析
后部刮板机的设计运行状态如图1, 其中a 为移架步距
(即采煤机截煤深度) , 在正常生产循环的推进中, 因顺序
移架移溜, 刮板机只有一处弯曲, 但大雁煤业公司放顶煤工作面的后部刮板机不是在设计的状态下运行, 所以造成了非正常弯曲。放顶煤支架和后部刮板的实际配套情况见图2和图3。
从图2和图3的配套关系看, 过渡支架处前后刮板机的中心距是5100mm , 中部支架处前后刮板机的中心距是 2) 将F 值乘以起动系数后, 根据选取的摩擦系数, 计算出带式输送机需要的总的围包角。
3) 根据厂家通常提供的结构布置确定的各传动滚筒的
图2 ZFG 5200放顶煤过渡支架与前后刮板机配套图动机。参考文献:
[1] 于学谦, 方佳丽. 矿山运输机械[J ].徐州:中国矿业大学
围包角, 将总围包角向各传动滚筒进行分配。尽量不对结构作非标设计。
4) 按上边的分配比例结果, 根据式(8) 计算出各传动
出版社, 1989.
[2] 机械工业部北京起重运输机械研究所编. DT Ⅱ型固定式带
滚筒的F 1∶F 2的比值。然后按此值确定各传动滚筒上配置的电机功率的比。如果出入不大, 尽量选取相同型号的电 收稿日期:2006-01-03
式输送机设计选用手册[M ].北京:冶金工业出版社,
1994.
(责任编辑 郑燕凌)
作者简介:郑洪恩(1969-) , 男, 工程师, 现任大雁矿业集团公司机电装备部副总工程师, 主要从事矿山机电技术、
管理, 2005年被评为“全国煤炭工业优秀设备工作者”。
14
煤 炭 工 程 2006年第10期
设计技术
带式输送机多滚筒传动的功率配比分析
张建军
(唐山开滦勘察设计有限公司, 河北唐山 063018)
摘 要:文章主要阐述在多滚筒带式输送机设计中, 如何在传动滚筒上合理地配置功率, 即根据圆周力和选取的摩擦系数, 计算出需要的总围包角, 再将总围包角向各传动滚筒进行分配,
然后计算出各传动滚筒的功率比, 并按此比值确定各传动滚筒上配置的电机功率。 关键词:带式输送机; 传动滚筒; 圆周力; 围包角
+
中图分类号:T D52811 文献标识码:B 文章编号:1671-0959(2006) 1020012203
在煤矿井下运输系统中, 大运量、长距离带式输送机的使用越来越广泛, 而且有逐年大幅度增加的趋势。这就要求在进行带式输送机设计时, 一定要做到既满足运输功能的要求, 又使得造价合理, 带式输送机的合理设计, 最主要的是, 时, 以上的滚筒传动, 。主要从在同样运输量, 因配置比例不合理, 而导致胶带选型不合理升级, 以及配置电动机功率部分不发挥作用两个方面加以论述。
取S 4=S 3e
μαⅡ
摩擦系数μ=013, 则e
μαⅠ
1, e
μαⅡ
=2185。带式输送
, , S 4成为紧边后, 在S 5。所以, 先分析Ⅱ滚筒, 。
1可得驱动滚筒Ⅱ张力关系为:
S 4-S 3=F Ⅱ=
F 3
(1)
μαⅡ
按尤拉公式, 保持输送带不打滑的条件为S 4≤S 3e
, 代入式(1) 得:
S 3e
μαⅡ
,
-S 3=
F 3
(2)
1 功率配比不合理引起胶带选型升级
由图1所示, Ⅰ和Ⅱ为两个传动滚筒, S 1和S 2为机尾改向滚筒两侧胶带张力, S 5和S 4为Ⅰ传动滚筒的趋入点和奔离点的胶带张力, S 4和S 3为Ⅱ传动滚筒的趋入点和奔离点的胶带张力, V 表示输送机的运行方向
。
由式(2) 解之得:
S 3=
=
μαⅡF ÷(e -1) 3
F ÷(2185-1) =0136F 3
(3)
将式(3) 代入式(1) 得:
S 4=
F +0136F =11027F 3
F =1136F 3
(4)
此时
S 5=S 4+F Ⅰ=11027F +
(5)
因为, 只用不同功率配置情况下造成的尾部张紧力的
图1 带式输送机驱动张力状况示意图
假定两传动滚筒功率配置比例为N Ⅰ∶N Ⅱ=1∶2。随着传动功率比的确定, 两滚筒所要传递的圆周力之比, 也就确定了, 即F Ⅰ∶F Ⅱ=1∶2。设整条带式输送机所要求的总的圆周力为F, 则F Ⅰ=
F, F Ⅱ=F 。一般双滚筒33
不同来说明问题。因此做些简化, 认为S 1=S 5, S 2=S 3, 所以在功率配置比例N Ⅰ∶N Ⅱ=1∶2的情况下, 张紧力为:
S 1+S 2=S 3+S 5=0136F +1136F =1172F
(6)
用同样的方法分析N Ⅰ∶N Ⅱ=2∶1的情况, 此时:
F Ⅰ∶F Ⅱ=2∶1, F Ⅰ=
F, F Ⅱ=F 。33F 3F 3
驱动的装置架从结构布置出发, 确定的两传动滚筒各自的围包角(摩擦角) 分别为αⅠ=170°和αⅡ=200°。现在假定
S 4-S 3=F Ⅱ=S 3e
μαⅡ
-S 3=
收稿日期:2006-07-10
作者简介:张建军(1971-) , 男, 河北滦南人, 工程师, 1994年毕业于河北煤炭建筑工程学院机电系, 现从事煤矿机
械设备选型设计工作。
12
煤 炭 工 程 设计技术 2006年第10期
S 3=
μαⅡF ÷(e -1) =F ÷(2185-1) =0118F 33
结构形式引起的摩擦系数的变化, 并一成不变的选用厂家提供的传动滚筒功率配置比例, 就有可能发生电动机功率闲置现象, 即电动机功率利用不充分。正如前边的例子, 在客观环境只允许取摩擦系数μ=0125时, 在两传动滚筒功率配比N Ⅰ∶N Ⅱ=2∶1的情况下, 则要求第Ⅰ滚筒摩擦角αⅠ=19016°。可见, 通常结构布置确定的第一滚筒摩擦角170°就不够了, 也可以说还没等第一滚筒配置的电机功率全部投入就可能打滑了, 即部分电机功率闲置了。
S 4=
F +0118F =01514F 3
=01514F +F =1118F
3
(7)
S 5=S 4+F Ⅰ
S 3+S 5=0118F +1118F =1136F
对比式(6) 和式(7) 的计算结果可以看出, 在传动同样的圆周力F 情况下, N Ⅰ∶N Ⅱ=1∶2方案比N Ⅰ∶N Ⅱ=2∶
1方案的尾部张紧力要提高2615%((1176F -1136F ) ÷1136F =2615%) 。而提高的2615%的张紧力对正常运输是
3 合理设置传动滚筒功率配比取决于正确选用摩
擦系数
多滚筒传动的带式输送机传动的总圆周力的大小主要受胶带张力、(摩擦角) 、摩理, 。
要做到对处于带式输送机不同位置的传动滚筒的功率配比合理, 首先就要确定出在摩擦角都充分用足的的情况下, 各传动滚筒实际能够传递的圆周力的比值。而这个比值是随着摩擦系数取值不同而有所变动的。仍以图1为例进行分析:
F 1=S 5-S 4=S 4(e F 2=S 4-S 3=S 3(e
μαⅡ
μαⅠμαⅡ
毫无意义的, 相反却非常可能使胶带选型无谓地升高一级。众所周知, 多滚筒传动基本是在运量大、运距长、选用钢丝绳芯高强度胶带情况下实施的。在这种情况下的带式输送机初期投资费用, 胶带约占20%～30%。可见胶带无谓地升高一级, 会造成很大浪费。
2 功率配比不合理会使摩擦角利用不充分, 生电动机功率闲置现象
由前面计算得出, 在N 1∶, S 4=
11027F 。在此, 同样取Ⅰ滚筒传递圆周力
3
实际需要的围包角(摩擦角) αⅠ的值。
按尤拉公式, S 5≤S 4e
S 5-S 4=S 4(e
μαⅠ
μαⅠ
, 取S 5=S 4e
μαⅠ
, 则
-1) -1)
(8)
-1) =
F 代入S 4=11027F 3
将S 4=S 3e 则
代入式(8) 得:
F 1=S 3e
μαⅡ
得e
μαⅠ
F ÷11027F +1=113253
(e
μαⅠ
-1)
μαⅡ
计算出αⅠ=(1÷013) ln11325=01938rad =5317°
用同样的方法反求Ⅱ滚筒传递圆周力实际需要的围
3
F 1∶F 2=e
μαⅡ
(e
μαⅠ
-1) /(e -1) (9)
包角αⅡ≈200°。
现在仍利用前边的计算结果, 来求在N Ⅰ∶N Ⅱ=2∶1的情况下, 实际需要的摩擦角αⅠ′和αⅡ′。 由 S 4=01514F
S 5-S 4=S 4(e
μαⅠ
取胶带与两传动滚筒之间的摩擦系数相等, 并在α1=
170°、α2=200°的条件下, 分别取μ=012、μ=0125、μ=μ=0135, 将式(9) 的计算结果列表, 见表1。从表1013、
中可以看出, 两传动滚筒传递圆周力的比值随摩擦系数的增加而升高。在煤矿井下使用的带式输送机取μ=0125较为稳妥。
表1 摩擦系数与圆周力比值的对应关系
μ
[1**********]135
F ∶F ′-1) =
F 3
得e
μαⅠ
′=
F ÷01514F +1=212973
=15818°
[**************]59
计算出αⅠ′=(1÷013) ln21297=21772rad 用同样的方法反求Ⅱ滚筒传递包角αⅡ′≈200°。
通过对两种情况下计算出的αⅠ和αⅠ′相比较, 可以看出, N Ⅰ∶N Ⅱ=1∶2的配置会使通常结构布置确定的αⅠ=
170°摩擦角仅利用32%, 而N Ⅰ∶N Ⅱ=2∶1的配置则会使
圆周力实际需要的围3
4 结 论
按图1的标号, 任何情况下均不能作N Ⅰ∶N Ⅱ=1
∶2的配置, 因为它是最不合理的比例关系。
合理配置传动滚筒的功率比例的步骤如下:
1) 根据运输任务和运输条件计算出需要的总的圆周
结构布置确定的摩擦角利用充分。
使功率配置适应通常结构布置确定的摩擦角仅是问题的一个方面, 如果不顾带式输送机的使用环境及传动滚筒
力F 。
13
煤 炭 工 程 2006年第10期
设计技术
放顶煤液压支架与后部刮板机配套关系存在问题的分析
郑洪恩
(大雁矿业集团公司, 内蒙古呼伦贝尔 021122)
摘 要:针对大雁煤业公司放顶煤工作面后部刮板机经常出现事故的现象, 分析了其主要原因是液压支架与后部刮板机配套关系不合理, 导致后部刮板机在非正常弯曲条件下工作所致。提出了加长中部支架与后部刮板机联接长度; 加长中部支架尾梁长度; 加长中部支架前梁长度, 改变采煤工艺等三个解决问题的方案。 关键词:综放工作面; 液压支架; 刮板运输机
++
中图分类号:T D35514; T D63412文献标识码B -(2006) 1020014203
大雁煤业公司放顶煤工作面始于1994年, 研所设计的ZFS4000-15/32和ZFS5200-液压支架, -764/400型刮板运输机, 。因前部刮板机必须按正常设计状态运行, 否则采
煤机将不能正常工作, 这样就致使后部刮板机的头、尾处较中间部置后800mm, 其实际运行状态如图4
。
, 造成了很大的经济损失, 其主要原因是由于受后刮板机与放顶煤液压支架配套关系的影响, 后部刮板机的头尾置后刮板机的中间部, 使刮板机的头尾形成非正常弯曲, 增加了刮板机的运行阻力, 导致事故的发生。
图1
后部刮板机设计运行状态图
1 存在问题的计算分析
后部刮板机的设计运行状态如图1, 其中a 为移架步距
(即采煤机截煤深度) , 在正常生产循环的推进中, 因顺序
移架移溜, 刮板机只有一处弯曲, 但大雁煤业公司放顶煤工作面的后部刮板机不是在设计的状态下运行, 所以造成了非正常弯曲。放顶煤支架和后部刮板的实际配套情况见图2和图3。
从图2和图3的配套关系看, 过渡支架处前后刮板机的中心距是5100mm , 中部支架处前后刮板机的中心距是 2) 将F 值乘以起动系数后, 根据选取的摩擦系数, 计算出带式输送机需要的总的围包角。
3) 根据厂家通常提供的结构布置确定的各传动滚筒的
图2 ZFG 5200放顶煤过渡支架与前后刮板机配套图动机。参考文献:
[1] 于学谦, 方佳丽. 矿山运输机械[J ].徐州:中国矿业大学
围包角, 将总围包角向各传动滚筒进行分配。尽量不对结构作非标设计。
4) 按上边的分配比例结果, 根据式(8) 计算出各传动
出版社, 1989.
[2] 机械工业部北京起重运输机械研究所编. DT Ⅱ型固定式带
滚筒的F 1∶F 2的比值。然后按此值确定各传动滚筒上配置的电机功率的比。如果出入不大, 尽量选取相同型号的电 收稿日期:2006-01-03
式输送机设计选用手册[M ].北京:冶金工业出版社,
1994.
(责任编辑 郑燕凌)
作者简介:郑洪恩(1969-) , 男, 工程师, 现任大雁矿业集团公司机电装备部副总工程师, 主要从事矿山机电技术、
管理, 2005年被评为“全国煤炭工业优秀设备工作者”。
14