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煤矿井下胶带输送机驱动技术研究

发表时间：2021/5/10 来源：《基层建设》2021年第1期作者：李海龙

[导读] 摘要：随着我国经济的快速发展，矿难事故的发生越来越频繁，矿难已经成为制约煤矿企业生产的重要因素。

        国家能源集团神东煤炭生产服务中心内蒙古鄂尔多斯市 017209
        摘要：随着我国经济的快速发展，矿难事故的发生越来越频繁，矿难已经成为制约煤矿企业生产的重要因素。矿井开采过程中，由于胶带输送机具有较高的可靠性、灵活性和适应性，在各种情况下都能满足作业要求，因此在实际的工作中，胶带输送机的驱动系统是一个非常关键的环节。本文围绕“煤矿井下胶带输送机驱动技术研究”进行阐述。
        关键词：煤矿井下；胶带输送机；驱动技术
        引言
        目前，国内外对矿难的研究主要集中在以下几个方面：（1）如何提高运输能力，降低能源消耗；（2）通过合理的设计和制造，以减少设备投资，增加产品的使用寿命；（3）采用先进的技术和工艺，实现高效的自动化运输系统，从而有效地解决上述问题。本文对矿井下的胶带上的输送机上的传动装置进行分析，并结合理论知识，提出改进的方法。
        一、矿井开采概述
        矿井开采的主要任务是保证矿井安全的生产和提高资源的利用率。矿井下的胶带输送机在整个采掘工程中起着至关重要的作用：1）胶带输送机的关键部件之一是驱动装置，它决定了采煤工作面的水平运输，同时也对整台机组的运行效率和设备的可靠性有很大的影响；2）驱动系统的设计与制造，不仅要满足正常的使用条件，还要考虑到经济的合理性，以及对环境的保护；3）传动滚筒的结构形式，应符合要求，并能承受一定的强度；4）滚筒的材料选用，应具有良好的耐磨性能，以延长机器的寿命等。此外还需要有较好的工艺性，以降低成本，减少维护费用。所以在实际的操作中，工作人员应该根据具体的情况选择合适的驱动方式。
        二、新型驱动装置结构分析
        在矿井下的开采过程中，胶带输送机的主要工作就是对矿压进行输送，因此驱动装置的设计与制造对于整个矿压的运输都有重要的影响。在驱动装置的整体构造上，其基本结构包括传动系统、导向机构和制动器。（1）驱动装置的组成：①电动机的减速箱，由联轴器和减速器构成。②电机的轴颈，通过联轴器与减速器连接，并将其连接到驱动桥的输出端。③车轮，由轮毂、轮辐等部分组成。其中轮辐的安装位置是固定的；轮胎的布置是根据实际情况来确定的；悬架的长度决定了悬架的高度；托辊的尺寸和数量直接关系到托辊的直径及厚度。当托辊的宽度大于一定程度时，可以采用单级式的托辊，但当两轴承的间距小于某一值时，应考虑使用级联差的方式来解决。为了提高可靠性，应尽量减少两个齿轮之间的间隙以减小摩擦。
        三、矿井胶带输送机驱动方案设计
        井下矿井开采时，胶带输送机的主要任务是对煤、矿石进行运输，保证煤层的正常运移，满足生产工艺的要求；同时，胶带输送机还具有一定的动力性能，其驱动方式一般有两种：一种是采用电动机作为驱动，另一种是通过传动装置实现驱动。由于煤矿井下的特殊地质条件，在矿压较大的情况下，需要使用大功率电机，而在实际的施工过程中，为了提高工作效率，降低能源消耗，所以就必须选用合适的减速箱，来达到这一目的。
        （一）控制方式
        针对矿井下矿井下矿车的运输特点，在驱动方案设计中需要采用多种驱动方式，其中最常用的就是液压系统驱动，它是由电动机通过传动轴带动减速器输出轴，然后再由减速器减速后，再将动力传递给两侧的输送机。通过控制方式的不同，来对整个系统的运行状态进行调节，以保证输送机的工作效率和可靠性。
        （1）驱动方式的选择：由于矿井下的胶带输送机的作业环境比较恶劣，所以在驱动方式的选取上，应尽量采用液压传动，以提高其使用寿命。（2）控制方式的确定：矿井下的胶带运输机械的驱动由电动机直接带动，而胶带上的物料由料斗运出后，再由卸料架运出，这样可以使其结构简单，便于操作。

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同时在输送过程中，要注意卸料的时候，要对输送带上的物料起到保护作用，防止因为卸料不当而造成的安全事故。另外，当矿井开采的深度较大时，为了减少设备的损耗以及降低成本，可选用链条式的驱动形式。（3）在实际使用过程中，由于胶带输送机的工作环境比较恶劣，因此对其要求也非常高，所以要特别注意对其进行保护。为了保证安全，要安装防尘装置，防止灰尘进入，同时还要做好防护措施。在胶带输送机上，还可以用PLC来控制整个机械的运行状态，这样就能实现自动运转和精确定位等。PLC的应用主要体现在以下几个方面：①提高了作业效率，②减少了维护人员的劳动强度，③能够准确的识别出故障部位，④便于维修保养。
        （二）行走系统的驱动性能提升
        履带式输送机的行走装置在使用过程中，由于其驱动能力较小，因此需要对驱动力进行调整，以使其具有一定的牵引性能。但在实际生产中，大多数的情况下，行走机构的驱动力是通过液压马达来实现的；但是，为了提高行走质量，还应注意以下问题：
        （1）制动时的转向特性当车辆的速度下降到0或1时，装载重物的重量会增加，从而导致轮胎的滚动阻力增大，降低了地面的附着系数。同时也加大了对作业人员的安全隐患。所以必须要采取措施，防止事故的发生和避免因为刹车失效而引起的车轮滑转。（2）启动时的转弯特性如果采用电动葫芦的方式来操纵，则会出现一些弯矩，而弯矩的大小与轮毂的直径有关。若用电拖把电拖动，则容易产生扭矩，造成传动系过载。若用手拉出手柄，则易引发扭矩过大的现象；若用手托住手柄，则易被甩出。（3）在矿井下的巷道中，使用托辊提升装置，提高巷道的运行速度，降低作业的时间和运输的成本；托辊提升机构的设计与安装，保证托辊的稳定运转，有效地减少输送带的磨损和损坏，延长胶带上的工作寿命。（4）在矿上的巷道中，需要考虑到不同的地质条件，如岩石性质、煤层的厚度、煤层的稳定性等，因此要选用合适的托辊，以满足矿上的实际生产需求。（5）在矿上的顶板位置，要选择合理的角度和高度，以避免因顶板的倾斜而导致的卡料现象。同时还要注意，由于顶板的升降会引起设备的振动或噪声，所以要尽量防止因晃动而造成的震动影响正常的运作过程。
        （三）系统的抗干扰措施
        由于矿井的特殊性，所以驱动设备的可靠性也就显得尤为重要。因此，工作人员需要对驱动装置的性能参数，以及运行的稳定性做进一步的研究与分析。通过以上的研究，系统的抗干扰措施可以从以下几个方面入手：
        （1）在胶带输送机的驱动系统中，必须要有一个良好的抗干扰系统，这样才能保证胶带上的安全可靠。（2）在驱动系统中，要对驱动电机的位置和速度进行合理的控制和调整，使其具有一定的灵敏度，以确保其能够正常进行运转工作。（3）对于一些复杂的情况，可以采用不同的方法来解决，如：使用屏蔽罩、接地等。（4）当出现故障时，应该及时采取措施，以防止事故的发生而影响到整个矿井的生产作业。（5）根据矿井的地质条件，选择合适的驱动方式。在矿井的开采过程中，要想提高矿井的生产效率，就要选用可靠的驱动方法，而胶带输送机的驱动形式有很多种，比如电动机、减速器、联轴器等，每种类型都有自己的优缺点，需要仔细分析，取其优点，再结合实际情况，选取最适合的驱动型式。
        结语
        本文对矿井下胶带输送机的关键零部件进行了分析，重点研究了其驱动技术，并提出了几种主要的驱动方案。由于矿井的特殊性，矿井的胶带输送机需要根据不同的地质条件，进行相应的调整，才能保证正常的工作效率。在实际的驱动过程中，必须对其关键的技术参数和控制策略有一个全面的了解和掌握。
        参考文献：
        [1]李明生，赵虎.煤矿胶带输送系统煤流节能技术研究[J].能源与环保，2020，42（11）：121-124.
        [2]杨雅超.煤矿胶带输送机常见故障分析及处理研究[J].矿业装备，2020（04）：178-179.
        [3]蔡博闻.防爆变频器在煤矿井下胶带输送机上的应用实践[J].内蒙古煤炭经济，2020（13）：157-158.