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带式输送机快速换带装置的设计

作者:四川天屿翔机械设备有限公司 浏览: 发表时间:2024-02-01 11:16:09

带式输送机为煤矿生产中的关键运输设备,在综采设备自动化水平和综采工作面不断提升的情况下,带式输送机将朝着大运量、长距离以及高运速的方向发展。在实际运输过程中,输送带为直接与物料接触的部件,其磨损情况也最为严重。因此,需要定期对输送带的磨损情况进行检查并对其进行更换。由于输送带的长度较长其井下工作面的空间有限其效率较低,需要投入大量的人力资源,而且在传统输送带的更换过程也存在较大的风险。针对上述情况,本文将开展关于带式输送机换带装置的设计,以实现对输送带的高效、安全、快速的换带操作,从而间接提升综采工作面的生产效率、安全性。

 

1      带式输送机换带装置的总体设计

 

带式输送机的输送带长度较长不可能一次性完成对全带的更换工作。因此,从功能上讲,带式输送机的换带装置包含有对输送带的切断功能和替换功能。其中,切断功能将已经更换的输送带切断并拖出输送机;换带装置实现对输送带的更换工作。以此类推,换带装置不断实行换 - - 切的工序实现对输送带的更换工作。为了保证带式输送机换带操作的安全性,尤其是考虑到输送带下溜的风险,本项目采用将换带装置的切带分系统和换带分系统分开设计的思路,具体如图 1 所示。


 

1.1   换带功能的实现

 

考虑到综采工作面空间狭小的现场情况,为了保证对输送带足够的牵引力,本装置采用步进电动机为核心实现其换带功能。具体思路如下:

 

1)以步进电动机为核心,液压控制系统为例构建电液联合系统实现对输送带的换带操作;

 

2)换带装置采用夹紧机构对输送带进行夹紧操作,而后在步进电机的拉带机构完成输送带的拖出任务;

 

3)为保证换带操作的安全性,采用“液压松闸、碟簧抱闸”的基础实现对输送带的自锁功能;同时,在换带操作中实时对液压系统各类油缸的压力进行监测。

 

基于上述原则所设计的换带功能实现的换带分系统结构如图 2 所示。


 

1.2   输送带切割功能的实现

 

输送带的切割功能为其在井下狭小空间实现对长距离输送带更换的基础。考虑到输送带的材料属性,本方案采用石材切割电动机为动力实现对输送带的切割任务。在石材切割电动机的动力支撑下,依靠啮合传动机构、摩擦传动机构和连杆机构完成对输送带的切割任务。

 

对于上述特定的切割任务,在刀具与输送带钢丝绳不断摩擦的作用下实现切割任务。在切割过程中,随着劈角的增加对应的摩擦阻力减小。因此,在实际切割过程中,需要兼顾摩擦阻力对刀具的磨损情况和切割效率选取最佳的劈角;本装置设定劈角为30

 

在实际过程中,为了增大对输送带的切割效率,可通过增大切削面积实现上述目的。因此,在切割过程中对钢丝绳进行收拢操作,避免钢丝绳在受压的情况下而分散影响切割效率。

 

2     换带装置液压系统的设计与仿真分析

 

2.1   带式输送机换带装置液压系统的设计

 

在实际换带操作中,采用液压系统为动力对输送带夹紧、拖带以及移动。根据上述功能需求,设计如图3所示的换带装置液压系统原理图。


 

如图3所示,碟簧液压油缸为实现对输送带固定并防止下溜的直接执行机构;拖带液压油缸为实现对已切割的输送带进行拖出的直接执行机构;移动夹紧液压油缸为实现对输送带进行移动操作的直接执行机构。根据实际换带过程中对输送带的夹紧、移动以及拖出的功能要求,所设计的三类液压缸参数见表1


 

2.2   带式输送机换带装置液压系统性能仿真分析

 

本文采用AMESim 软件对带式输送机换带装置液压系统包括其拖带、夹紧以及移动液压控制性能进行仿真分析。基于AMESim 软件构建仿真模型,并参照表1中液压缸的参数对模型中对应的参数进行设置。基于AMESim 软件所构建的仿真模型如图4所示。


 

以上述液压系统的输送带拖带工序为例,对拖带 液压分系统的性能进行仿真分析。考虑到在空载运行状态下的效率降低,针对拖带液压分系统为其配制了差动连接的电磁换向阀。针对性地将图4换带回路中的电磁换向阀更换为差动电磁换向阀,并对换带效率进行对比,对比仿真结果如图5所示。


 

由图5可知,采用最先设计的拖带液压分系统,活塞杆完全伸出所需时间为11 s,完全回缩的时间为23 s;而采用差动的电动换向阀时,活塞杆完全伸出所需时间为6 s,完全回缩的时间为17s。而且,整个拖带过程中,采用差动电动换向阀液压缸内的流量变化更加稳定,对系统的冲击越小。

 

3      结论

 

带式输送机为煤矿综采工作面的关键运输设备,其承担着煤矿物料的核心运输任务。带式输送机在长期运行结果下,由于实际生产中不可避免的故障需要根据需求对输送带进行更换。考虑到输送带狭小的空间以及长距离的输送带,本文设计了切带换带功能为一体的快速换带装置,总结如下:

 

1)以步进电动机与液压系统为一体集成实现对输送带的夹紧、拖带以及移动等功能;

 

2)为保证对输送带的切割效率和减小对刀具的磨损,将劈角设定为30。;

 

3)将拖带液压分系统中的电磁换向阀更换为差动的电磁换向阀可极大提升带式输送机换带的效率。

 


 

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