皮带运输机选型设计 (1)

一、运煤系统

12K区、二采区1268工作面、1258工作面运煤系统由12K运煤巷（765m ，-6°～-15°）至226运煤巷（480m，10°～12°）到226（170m，-5°～-13°）运煤联巷进入二采区改造煤仓，再经3t底卸式煤车由10t电机车牵引至地面卸载站。12K区运煤系统全部选用皮带运输。

（一）、12k区运煤巷胶带运输机选型设计

1、设计依据

① 设计运输生产率：Qs=400t/h；

设计综采工作面最大生产能力Q=400t/h。故设计胶带的运输生产率取值应与综采生产能力配套，即设计运输生产率：Qs=400t/h。

② 运输距离：L=650米；

③ 运输安装角度：β=-6°～-15°（此处计算时取值为-12°）；

④ 货载散集密度：ρ=0.8t/m3～1.0t/m3；(此处计算时取值为1.0)；

⑤ 煤在胶带上堆积角：α=30°。

2、输送能力计算

Q=3.6qv=3.6Aρv=KB2ρvc

式中：q——每米胶带货载质量q=Aρ，kg/m；

A——胶带上货载断面积，取0.124㎡；    

v——胶带运行速度，取2m/s；

K——货载断面因数；

B—胶带宽度，(暂定)B=1m；

c—倾角运输因数，取c=0.9；

Q =KB2ρvc=3.6×0.124㎡×1×1000/m3×2m/s×0.9

          =803.52t/h

Q=803.52t/h> Qs=400t/h；故1米平皮带在2米/秒的运行速度上其输送能力能够满足设计输送能力。

3、胶带宽度计算

求出胶带最小宽度B=533，暂取B=1000；

宽度校核：

B≥2max+200，式中max为原煤最大块度尺寸不大于400；

则B≥2×400+200=1000

故暂定的B=1000的胶带宽度满足要求。

4、胶带运行阻力计算：

胶带及物料产生的运行阻力计算：逐点计算

F1=Lωg(cosa2q0+cosaq+q1+q2)

式中：L——胶带长度，m；

ω——上下胶带模拟阻力系数，0.04；

q——每米胶带货载质量，kg/m；

q=QS/3.6v=400/3.6/2=55.56kg/m；

a——皮带角度，15°；

q0——每米胶带质量，kg/m，暂取10.56kg/m；

q1——拆算到每米长度上托辊转动部份质量，查表取6kg/m；

q2——拆算到每米长度下托辊转动部份质量，按上式为2.927kg/m；

代入上式求得:

F1=g(q+qd+q’g)Lω’cosβ±g(q+qd)Lsinβ

F1=112.03N

物料提升阻力：F2=Hqg=-91686.65N

头部清扫器对胶带阻力：F3= 2APμ3=720N

尾部清扫器对胶带阻力：F4= 20Bg=196.20N

导料板阻力：F5=μ2Iv2γgl/v2b12=439.85N

给料点处物料附加阻力：F6= Ivγv=446.40N

胶带绕过滚筒附加阻力：F7=6000N

驱动滚筒圆周驱动力：Fu = F2-（ F1+ F3+ F4+ F5+ F6+ F7）=-72242.17N

5、传动功率计算及驱动设备选型

传动滚筒轴功率计算：P0=FuV=-144.481kw

电动机功率计算: Pe= 1.15P0/η1η2η3η4η5

=-213kw

式中：η1--减速器效率；取0.95

η2--偶合器效率；取0.95

η3--联轴器效率；取0.98

η4--电压降系数；取0.9

η5--不平衡系数；取0.95

根据计算，选取电机功率2×132kw，电压等级：660v

6、胶带张力计算:

胶带在允许最大下垂度时输送带张力：

（１） 胶带垂度验算:

Fzh·min≥a0(q+q0)g/8(h/a)max

 Fzh·min—重段最小张力，N；

q—每米胶带货载质量，kg/m；

q=QS/3.6v=400/3.6/2=55.56kg/m；

q0—每米胶带质量，kg/m，暂取10.56kg/m；

代入上式

Fzh·min≥6080.57N

同理空段最小张力

Fk·min≥1942.38N

滚筒与胶带在临界打滑状态时输送带张力

S1min≥KAFu/3(eμФ2-1)

S1min≥18034.96 

式中：KA——滚筒起动系数，取1.5；

eμФ2——胶带传动尤拉系数，胶带围包角为210°，μ=0.3时，计算出得3；

头部第一传动滚筒

S2=S1'+2Fu/3

S2=90277.14N

头部滚筒第一个改向滚筒合力

SG= 1.41S1'

= 59.38KN

尾部滚筒胶带奔离点输送带张力

S3= S2-Lωg(q+q0+q1)-F5-F6-F7-Hg(q0+q)

        = 9862.39 N=9.9KN

因S3= 9.9KN > Fzh·min=6.08KN,故重段最小张力满足要求。

（2）拉紧装置重量计算

尾部滚筒胶带趋入点输送带张力

S4=S3/Kg

=9.7KN

式中：Kg——胶带绕过滚筒时的阻力系数，取1.02； 

拉紧装置处输送带张力

S5=S4-(L-L1)ωg(q0+q2)+(L-L1)q0gtgβ-F4

=6.3KN

拉紧力计算，采用车式拉紧

G=2.1[kFu/2(g(eμФ-1))+(q0+q2)ωL1-q0L1tgβ]

=6270.kg=61.51KN 

拉紧行程

LL≥L(ε+ε1)+ln

=15.65m

③胶带强度验算:

m=SdB/Fmax

式中：ST—胶带整本纵向拉断强度,N/m,查表得ST=1250N.cm-1

B—胶带宽度，cm

Fmax—胶带运行时的最大张力,N

m=1250×100×7÷72242.17=12.11

  可知所选胶带输送机安全系数大于设计要求系数11，故强度满足要求。

综上所述，经计算，12k运煤巷皮带初步选型为通用管架式平皮带DTG100/63/2×132电机功率2×132kW，长度650m，选用PVC1250S型胶带，带宽1000mm，输送机速度为2 m/s，张紧方式为机尾小车游动张紧，制动方式：液压盘形制动闸。

（二）、二采区226运煤巷皮带选型设计

1、设计依据

① 设计运输生产率：Qs=400t/h；

二采区设计生产能力，Q=90万t/a=150t/h；设计综采生产能力Q=400t/h。故设计胶带的运输生产率取值应与综采生产能力配套，即设计运输生产率：Qs=400t/h。

② 运输距离：L=480米；

③ 运输安装角度：β=10°～12°（此处计算时取值为12°）；

④ 货载散集密度：ρ=0.8t/m3～1.0t/m3；(此处计算时取值为1.0)；

⑤ 煤在胶带上堆积角：α=30°。

2、输送能力计算

Q=3.6qv=3.6Aρv=KB2ρvc

式中：q——每米胶带货载质量q=Aρ，kg/m；

A——胶带上货载断面积，取0.124㎡；    

v——胶带运行速度，取2m/s；

K——货载断面因数；

B—胶带宽度，(暂定)B=1m；

c—倾角运输因数，取c=0.9；

Q =KB2ρvc=3.6×0.124㎡×1×1000/m3×2m/s×0.9

          =803.52t/h

Q=803.52t/h> Qs=400t/h；故1米平皮带在2米/秒的运行速度上其输送能力能够满足设计输送能力。

3、胶带宽度计算

求出胶带最小宽度B=533，暂取B=1000；

宽度校核：

B≥2max+200，式中max为原煤最大块度尺寸不大于400；

则B≥2×400+200=1000

故暂定的B=1000的胶带宽度满足要求。

4、胶带运行阻力计算，逐点计算：

胶带及物料产生的运行阻力

F1=Lωg(cosa2q0+cosaq+q1+q2)

式中：L——胶带长度，m；

ω——上下胶带模拟阻力系数，0.04；

q——每米胶带货载质量，kg/m；

q=QS/3.6v=400/3.6/2=55.56kg/m；

a——皮带角度，12°；

q0——每米胶带质量，kg/m，暂取10.56kg/m；

q1——拆算到每米长度上托辊转动部份质量，查表取6kg/m；

q2——拆算到每米长度下托辊转动部份质量，按上式为2.927kg/m；

代入上式求得:

F1=g(q+qd+q’g)Lω’cosβ±g(q+qd)Lsinβ

F1=8694.27N

物料提升阻力：F2=Hqg=543.7N

头部清扫器对胶带阻力：F3= 2APμ3=720N

尾部清扫器对胶带阻力：F4= 20Bg=196.20N

导料板阻力：F5=μ2Iv2γgl/v2b12=439.85N

给料点处物料附加阻力：F6= Ivγv=446.4N

胶带绕过滚筒附加阻力：F7=6000N

驱动滚筒圆周驱动力：Fu = F2+ F1+ F3+ F4+ F5+ F6+ F7）=70886.41N

5、传动功率计算及驱动设备选型

传动滚筒轴功率计算：P0=FuV=141.77kw

电动机功率计算: Pe= 1.15P0/η1η2η3η4η5

=184kw

式中：η1--减速器效率；取0.95

η2--偶合器效率；取0.95

η3--联轴器效率；取0.98

η4--电压降系数；取0.9

η5--不平衡系数；取0.95

根据计算，选取电机功率2×110kw，电压等级：660v

6、胶带张力计算:

胶带在允许最大下垂度时输送带张力：

（１） 胶带垂度验算:

Fzh·min≥a0(q+q0)g/8(h/a)max

 Fzh·min—重段最小张力，N；

q—每米胶带货载质量，kg/m；

q=QS/3.6v=400/3.6/2=55.56kg/m；

q0—每米胶带质量，kg/m，暂取10.56kg/m；

代入上式

Fzh·min≥6080.57N

同理空段最小张力

Fk·min≥1942.38N

滚筒与胶带在临界打滑状态时输送带张力

S1min≥KAFu/3(eμФ2-1)

S1min≥21570.38 

式中：KA——滚筒起动系数，取1.5；

eμФ2——胶带传动尤拉系数，胶带围包角为210°，μ=0.3时，计算出得3；

头部第一传动滚筒

S2=S1'+2Fu/3

S2=88582.91N

头部滚筒第一个改向滚筒合力

SG= 1.41S1'

= 58.27KN

尾部滚筒胶带奔离点输送带张力

S3= S2-Lωg(q+q0+q1)-F5-F6-F7-Hg(q0+q)

        = 15497.87 N=15.5KN

因S3= 15.5KN > Fzh·min=6.08KN,故重段最小张力满足要求。

（2）拉紧装置重量计算

尾部滚筒胶带趋入点输送带张力

S4=S3/Kg

=15.2KN

式中：Kg——胶带绕过滚筒时的阻力系数，取1.02； 

拉紧装置处输送带张力

S5=S4-(L-L1)ωg(q0+q2)+(L-L1)q0gtgβ-F4

=24.2KN

拉紧力计算，采用车式拉紧

G=2.1[kFu/2(g(eμФ-1))+(q0+q2)ωL1-q0L1tgβ]

=6152.96kg=60.36KN 

拉紧行程

LL≥L(ε+ε1)+ln

=12.08m

③胶带强度验算:

m=SdB/Fmax

式中：ST—胶带整本纵向拉断强度,N/m,查表得ST=1310N.cm-1

B—胶带宽度，cm

Fmax—胶带运行时的最大张力,N

m=1250×100×7÷70886.41=12.34 

  可知所选胶带输送机安全系数大于设计要求系数11，故强度满足要求。

综上所述，经计算，226运煤巷皮带初步选型为通用管架式平皮带DTG100/63/2×110电机功率2×110kW，长度480m，选用PVC-1250S型胶带，带宽1000mm，输送机速度为2 m/s，张紧方式为机尾小车游动张紧，制动方式：逆止器。

（三）、二采区226运煤联巷皮带选型设计

1、设计依据

① 设计运输生产率：Qs=400t/h；

二采区设计生产能力，Q=90万t/a=150t/h；设计综采生产能力Q=400t/h。故设计胶带的运输生产率取值应与综采生产能力配套，即设计运输生产率：Qs=400t/h。

② 运输距离：L=170米；

③ 运输安装角度：β=-5°～-13°（此处计算时取值为-13°）；

④ 货载散集密度：ρ=0.8t/m3～1.0t/m3；(此处计算时取值为1.0)；

⑤ 煤在胶带上堆积角：α=30°。

2、输送能力计算

Q=3.6qv=3.6Aρv=KB2ρvc

式中：q——每米胶带货载质量q=Aρ，kg/m；

A——胶带上货载断面积，取0.124㎡；    

v——胶带运行速度，取2m/s；

K——货载断面因数；

B—胶带宽度，(暂定)B=1m；

c—倾角运输因数，取c=0.9；

Q =KB2ρvc=3.6×0.124㎡×1×1000/m3×2m/s×0.9

          =803.52t/h

Q=803.52t/h> Qs=400t/h；故1米平皮带在2米/秒的运行速度上其输送能力能够满足设计输送能力。

3、胶带宽度计算

求出胶带最小宽度B=533，暂取B=1000；

宽度校核：

B≥2max+200，式中max为原煤最大块度尺寸不大于400；

则B≥2×400+200=1000

故暂定的B=1000的胶带宽度满足要求。

4、胶带运行阻力计算：逐点计算

胶带及物料产生的运行阻力

F1=Lωg(cosa2q0+cosaq+q1+q2)

式中：L——胶带长度，m；

ω——上下胶带模拟阻力系数，0.04；

q——每米胶带货载质量，kg/m；

q=QS/3.6v=400/3.6/2=55.56kg/m；

a——皮带角度，-13°；

q0——每米胶带质量，kg/m，暂取10.56kg/m；

q1——拆算到每米长度上托辊转动部份质量，查表取6kg/m；

q2——拆算到每米长度下托辊转动部份质量，按上式为2.927kg/m；

代入上式求得:

F1=g(q+qd+q’g)Lω’cosβ±g(q+qd)Lsinβ

F1=3068.59N

物料提升阻力：F2=Hqg=20841.71N

头部清扫器对胶带阻力：F3= 2APμ3=720N

尾部清扫器对胶带阻力：F4= 20Bg=196.20N

导料板阻力：F5=μ2Iv2γgl/v2b12=439.85N

给料点处物料附加阻力：F6= Ivγv=446.4N

胶带绕过滚筒附加阻力：F7=6000N

驱动滚筒圆周驱动力：Fu = F2-（ F1+ F3+ F4+ F5+ F6+ F7）=9970.68N

5、传动功率计算及驱动设备选型

传动滚筒轴功率计算：P0=FuV=19.94kw

电动机功率计算: Pe= 1.15P0/η1η2η3η4η5

=29.4kw

式中：η1--减速器效率；取0.95

η2--偶合器效率；取0.95

η3--联轴器效率；取0.98

η4--电压降系数；取0.9

η5--不平衡系数；取0.95

根据计算，选取电机功率45kw，电压等级：1140v

6、胶带张力计算:

胶带在允许最大下垂度时输送带张力：

（１） 胶带垂度验算:

Fzh·min≥a0(q+q0)g/8(h/a)max

 Fzh·min—重段最小张力，N；

q—每米胶带货载质量，kg/m；

q=QS/3.6v=400/3.6/2=55.56kg/m；

q0—每米胶带质量，kg/m，暂取10.56kg/m；

代入上式

Fzh·min≥6080.57N

同理空段最小张力

Fk·min≥1942.38N

滚筒与胶带在临界打滑状态时输送带张力

S1min≥KAFu/3(eμФ2-1)

S1min≥24.14

式中：KA——滚筒起动系数，取1.5；

eμФ2——胶带传动尤拉系数，胶带围包角为210°，μ=0.3时，计算出得3；

头部第一传动滚筒

S2=S1'+2Fu/3

S2=12459.821N

头部滚筒第一个改向滚筒合力

SG= 1.41S1'

= 8.2KN

尾部滚筒胶带奔离点输送带张力

S3= S2-Lωg(q+q0+q1)-F5-F6-F7-Hg(q0+q)

        = 8811.37 N=8.81KN

因S3= 8.81KN > Fzh·min=6.08KN,故重段最小张力满足要求。

（2）拉紧装置重量计算

尾部滚筒胶带趋入点输送带张力

S4=S3/Kg

=8.6KN

式中：Kg——胶带绕过滚筒时的阻力系数，取1.02； 

拉紧装置处输送带张力

S5=S4-(L-L1)ωg(q0+q2)+(L-L1)q0gtgβ-F4

=3.88KN

拉紧力计算，采用车式拉紧

G=2.1[kFu/2(g(eμФ-1))+(q0+q2)ωL1-q0L1tgβ]

=865.45kg=8.49KN 

拉紧行程

LL≥L(ε+ε1)+ln

=5.57m

③胶带强度验算:

m=SdB/Fmax

式中：ST—胶带整本纵向拉断强度,N/m,查表得ST=1000N.cm-1

B—胶带宽度，cm

Fmax—胶带运行时的最大张力,N

m=1000×100×7÷9970.68=70.2 

可知所选胶带输送机安全系数大于设计要求系数11，故强度满足要求。

综上所述，经计算，226运煤联巷皮带初步选型为通用管架式平皮带DTG100/63/45电机功率45kW，长度170m，选用PVC-1000S型胶带，带宽1000mm，输送机速度为2 m/s，张紧方式为机尾小车游动张紧，制动装置：盘形闸刹车。

根据以上计算方式，选出二采区运煤系统皮带型号如下：