摘要：应用关键点简化计算方法快速准确地设计计算彭庄煤矿东翼采区强力带式输送机，给出了设计条件、计算方法和结果及应用的新技术。
关键词：关键点简化计算法；强力带式输送机；设计；应用
鲁能集团彭庄煤矿为年产量600万t的高产高效矿井，东翼采区强力带式输送机负责本矿首采区原煤输送任务，是今后该矿的主运输设备，其能否安全、可靠地运行，将对生产产生直接影响，因此本带式输送机的设计方案在满足运输参数要求的同时，要有较高的运行可靠性，还要突出经济合理的原则。重要的部件如驱动装置、托辊、滚筒、电控系统都采用了国内外先进的技术或产品，并且具有较高的性能价格比，同时尽量考虑有较高的互换性，以便于使用维护。
1 .原始设计参数
输送物料：原煤；块度：0~350 mm；松散密度：0.9 t/m3；运量：1000 t/h；机长：1401 m；带速：3.15 m/s；倾角：12 ~17 ；提升高度：371 m（上运）；环境温度：10℃~40℃；工作制度：每年工作300 d，每天3班（2班生产，1班检修），每班工作8 h；供电电压：10000 V。带式输送机布置见图1。
图1 带式输送机布置示意图
2. 设计计算过程及设备选型
利用关键点张力简化计算方法，抓住设计过程中影响整机运行可靠性的关键因素，忽略次要因素，整合整机所有关键点进行逐一计算。
2.1 带宽
2.1.1 按输送量计算
式中 k 装料断面系数，k=409
Csp 倾斜系数，Csp=0.85
r 输送物料的堆积密度，r=0.9 t/m3
2.1.2 按输送物料的块度验算
B 2Xmax+0.2 = 2 0.35 + 0.2 = 0.9m
因此，选用标准系列带宽B=1.2m。
2.2 输送带
预选钢丝绳芯输送带规格为ST4000，每米输送带质量q0=45 kg/m。
2.3 托辊
选用托辊直径为159 mm，轴承为4G306；承载分支兰托辊组Gtz=31.6kg，ltz=1.2m：回空分支平形托辊Gtk=26.6kg，ltk=3m；承载、回空托辊组转动部分单位长度的质量。
2.4 输送物料单位长度的质量
2.5 驱动圆周力计算
整机满载时驱动圆周力
F = CNfLg [qt +（2q0+q）cosb] + gqH = 399054 N
式中 f 模拟摩擦系数，f=0.024
CN 附加阻力系数CN=1.06
b 平均倾角，b=15.36
2.6 轴功率计算
P=10-3FV=1257 KW
2.7 电动机功率确定
式中 驱动装置传动效率，取0.88
x 电压降系数，取0.98
xd 多机功率不平衡系数，取0.95
Kd 功率备用系数，取1.15
整机采用头部双滚筒四电机驱动方式，功率配比为1:1，选用4台防爆电动机，每台电机功率为450KW，型号为YB560S2-4。
3. 输送带张力计算
为保证输送机正常运行，输送机最小张力应满足：（1）传动滚筒能传递足够的圆周力，保证输送带不打滑。（2）输送带任意2托辊间的下垂度不得大于许用值（一般不超过2%）。
3.1 按传动条件
传动滚筒均采用包胶滚筒，且
对传动滚筒II
S3min CFI max = 159701N
对传动滚筒I
S2min CFII max = 159701N
式中 Fmax=KaF
Ka 动载荷系数，取1.2
C 传动系数，C=1/（e －1）
摩擦系数，取0.25
传动滚筒围包角，取210
S3min S2min－FII = －39826 N
所以按传动条件应满足S3min 159701 N
3.2 按垂度条件
对承载分支
对回空分支
所以按垂度条件应满足S4min=S5min 10078 N
回空分支区段上各项阻力总和F3=FH3+Fst3，其他阻力可忽略不计。
FH3=Lg 1（qtk+q0cos ）= 20914 N
式中 1 回空段摩擦阻力系数，取0.025
qtk 回空段每米下托辊质量，取8.86kg/m
Fst3=gq0H=9.8 54 （-371) =－190323N
F3=FH3+Fst=－169409 N
S3min=S4min－F3=10078+169409=179487 N
比较上述计算结果，最小张力应由垂度条件确定，故取S3=179487N。
3.3 输送带张力计算
Smax=S1=S3+F=578541 N
S4=10078 N
3.4 输送带强度校核
式中 m0 胶带基本安全系数，取3.0
Cw 附加弯曲伸长折算系数，取1.8
0 输送带接头效率，取0.9
Ka--动载荷系数，取1.2
式中 B 输送带带宽，取1200 mm
St 输送带抗拉强度，取4000 N/mm
m [m]，因此选用ST4000输送带满足强度要求。
4. 拉紧力和拉紧行程的确定
从原理上整机的最小张力在机尾部S4点，张紧部位应设在机尾，根据矿方现有的工况条件，在传动滚筒后部进行张紧。
4.1 拉紧力
T=2S3=358974 N
4.2 拉紧行程
l L（e+et）＋Ln=17.41m
式中 e 输送带许用伸长率，e=0.01
et 托辊组间的输送带重量率，取0.001
Ln 输送带接头所需长度，取2 m
故张紧行程选用18 m。
5. 逆止力的确定
FBN 1.5（Fstmasx－FHmin）=370106 N
式中 FHmin=fLg [qt +（2q0+q）cosb]=73941 N
Fstmax=qHg=320678 N
因整机逆止力矩较大，单靠减速器自身所带逆止器无法满足使用要求，而且每台逆止器所提供的逆止力矩必须满足整机逆止力矩的要求，在设计中采用液压自平衡逆止装置，使整机总的逆止力矩由4台液压自平衡式逆止器共同分担，减少了设备的基建投资。
6. 传动滚筒直径的确定
输送机滚筒直径受输送带附加弯曲应力、受压表面的面比压和覆盖胶变形量的限制，一般要求传动滚筒的直径应符合如下规定
D C0d=1.365 m
式中 C0 确定滚筒最小直径的计算系数，取150
d 输送带中钢丝绳直径，取0.0091 m
对钢丝绳芯输送带，需校核输送带受压表面的面比压，应满足下式要求
式中 t 钢丝绳芯输送带的钢丝绳间距，取0.015 m
[p] 输送带受压表面的许用面比压，取106N/m2
所以按滚筒直径系列选用传动滚筒直径D=1.6m。
7. 整机配置
整机头部双滚筒四电机驱动采用10000 V高压电动机+SEW进口减速器+液体粘性软启动调速装置+液压自平衡逆止器。整个驱动部采用的软启动可使电机空载启动，实现多机驱动功率相互平衡；实现无级调速和过载保护功能。整机传动滚筒和部分改向滚筒均采用新型强力滚筒，托辊采用自动化托辊生产线加工制作，装配精度高，旋转阻力小，使用寿命长。整机投入现场使用后性能非常稳定。
8. 结束语
关键点简化计算方法的原理同逐点张力计算方法大同小异，只是舍去次要因素抓住主要因素，减少不必要的计算过程，提高工作效率。根据计算结果对东翼采区强力带式输送机进行了设计选型，经过矿方实际运行，表明整机的设计选型合理，各项经济技术指标均达到国家标准要求。