BM皮带机合理防滑实施方案

开篇：润墨网以专业的文秘视角，为您筛选了一篇BM皮带机合理防滑实施方案范文，如需获取更多写作素材，在线客服老师一对一协助。欢迎您的阅读与分享！

【摘要】本文针对bm皮带机工作中胶带易打滑现象，提出了一套合理的解决方案，确定了皮带机在满载情况下启制动时胶带的张紧力，继而提出了传动滚筒可采用陶瓷包胶技术。该方案实施后，皮带机运行正常，达到了预期效果。

【关键词】BM皮带机；打滑；传动滚筒；张紧力；摩擦力；陶瓷包胶

前言

神华天津煤码头公司年设计装卸生产能力为4000万吨，承担着到港煤炭装卸的艰巨任务，是煤炭下海前的最后一环。皮带机设备是公司使用数量最多的长距离中间输送设备。BM皮带机是所有皮带机中爬坡度最大、工作中还受装船机移送影响的典型皮带机系统，是取装流程步入装船机的最后连接输送部分，相对其它地面皮带机而言，BM皮带机提升高度为25米左右，承受阻力较大，受力变化比较明显，水平距离长，胶带穿行路径曲折，特别是在装船机移仓作业过程中，皮带机的受力情况更为复杂。

通常情况，要保持皮带机系统的连续运行，只需保证皮带机系统有足够的张紧力。胶带张紧力除了要满足在满载情况下皮带机能正常启制动运行，还同时要考虑皮带机系统各部件自身的性能和使用寿命，如胶带的合理抗拉强度范围、滚筒及托辊的承载能力、各支撑钢结构的强度等，因此该胶带张紧力需要调整在合理范围内。皮带机系统长期使用后，胶带和滚筒的胶面均磨损严重，胶带面与传动滚筒间摩擦系数大幅降低，若不及时增加胶带张紧力，在雨雪霜雾天气皮带机很容易频繁出现打滑现象，但若增加胶带张紧力过大，皮带机系统各部件的使用寿命将会受到严重影响，因此能较为准确的计算出BM皮带机系统的胶带张紧力，并按照实际情况合理选用，对提高BM皮带机系统的整体使用寿命和运行质量至关重要。

一、BM皮带机存在的问题

BM皮带机自2006年建成投产以来，负荷大，运行时间长，皮带机胶带带面和各滚筒胶面磨损严重，胶面发生碳化，胶带和滚筒间摩擦力明显减小，在启动或上料的瞬间滚筒不能带动皮带按照正常速度运行，导致皮带打滑，流程停止。尤其是在雨雪霜雾天气，胶带非承载面湿滑，传动滚筒人字纹槽内积水积煤等不能及时排出，BM皮带机打滑故障更加频繁，大大降低了取装线的作业效率，而且造成各转接点的冲击和洒料，严重影响着公司的生产运营。BM皮带机系统简图如图1所示。

二、合理的解决方案

针对胶带带面和滚筒胶面磨损后，胶带经常出现打滑故障，可以从增大滚筒与胶带间的摩擦力和增加胶带张紧力两个方面着手解决。

增加胶带张紧力可以增加皮带机系统中各滚筒与胶带间的摩擦力，但胶带张紧力对皮带机系统中各零部件的使用寿命甚至安全有着至关重要的影响，胶带张紧力必须在设计允许范围内进行适当调整，因此有必要先确定皮带机重载条件下的胶带张紧力。合理选取胶带张紧力的同时，还应结合考虑增加胶带与滚筒（尤其是传动滚筒）之间的摩擦系数，以提高胶带与滚筒间的摩擦力。

三、BM胶带张紧力的计算

BM皮带机系统驱动单元是由两个传动滚筒和三套驱动动力源组成，驱动动力源又由电动机、减速机、液力偶合器、机械联轴器、制动器等部件组成。

BM皮带机系统的设计条件，胶带带宽B为2m；正常运行带速V为4.8m/s；皮带机物料输送段最大倾角δ为140；最大输送量Q为6700t/h；头、尾滚筒中心距水平长度Lh为516.24m；回空托辊间距au为3m；承载托辊间距a0为1m；煤炭堆密度为0.85t/m3的条件用于确定设备的能力，煤炭堆密度为0.95t/m3的条件用于计算设备的强度及功率；皮带机提升高度H为24.9m；承载托辊的槽角λ为350；装有前倾托辊段的长度l为270m；运行物料的最大粒度a为0.3m；前倾托辊的前倾角度ε为1.50；导料槽左右挡板宽度b1为1.33m；物料运行时在胶带上的堆积角θ为150；托辊直径d均为0.194m；面积折减系数k取0.91。

依据上述主要设计条件，对有关数值进行初步计算，每支承载托辊的转动部分质量G1为27.32kg；V型回程托辊的载荷系数e2取0.63；每支回程托辊的转动部分质量G2为37.65kg；承载、空载分之的模拟摩擦系数f1、f2均取0.022；每米物料质量qG计算公式Q/（3.6×V）；每米回程托辊的转动质量qRU计算公式G2/au；每米胶带质量qB按胶带出厂设明书取45kg/m；每米承载托辊的转动质量qRO计算公式3G1/a0；承载托辊的理论承载能力[P0]按托辊出厂设明书取11.6KN；回程托辊的理论承载能力[Pu1]按托辊出厂设明书取7270N；承载中托辊的载荷系数e1取0.8；承载托辊的实际静载荷计算P0为3396N；直线段回程托辊的实际静载荷计算Pu1为834.34N；托辊的运行系数fs取1.10；托辊的工况系数fa为1.1（有磨蚀及磨损性物料）；承载托辊的动载计算P/0为4931.1N；托辊的冲击系数fd为1.2（该冲击系数与带速的大小和物料块度的大小成正比）；承载托辊的过载系数A1计算：P0/P/0=2.35；直线段回程托辊的动载荷计算P/u1公式为fs×fa×Pu1；直线段回程托辊的过载系数A2计算：Pu1/P/u1=7.2。通过以上简单计算可以看出，所有托辊的过载系数均大于1，根据最新皮带机设计标准，所选托辊满足系统的运行。

对BM皮带机系统的各阻力进行计算，皮带机卸料滚筒处设置P、H清扫器，该清扫器是多片型的，由聚氨酯制成的刮板和弹性支承托架等组成，每一片刮板均与胶带接触，能够高效率地清除粘附在胶带表面的物料，清扫的物料全部落入漏斗或溜槽内，堆料皮带机和装船皮带机头部没一组头部清扫器，P、H清扫器数目n1为2及空段清扫器数目n2为2；托辊与胶带面之间的摩擦系数?0取0.35；P、H清扫器与胶带的接触面积A1计算为0.02m；空段清扫器与胶带的接触面积A2计算为0.03m；计算系数C为1.22；清扫器与胶带面之间的接触压力p取恒定值为50KN.m；槽形系数Cε取为0.43；皮带机凹弧段曲率半径的设计满足空载起动时，胶带不脱离托辊的要求，物料与导料槽之间的摩擦系数?2为0.6；清扫器与胶带面之间的摩擦系数?3为0.6；承载分支空载时的运行阻力F1计算公式为C×f1×g×（qRO+qB）×Lh；承载分支满载时的运行阻力F2计算公式为C×f1×g×（qRO+qB+qG）×Lh；承载分支物料的提升阻力F3计算公式g×qG×H；承载分支胶带的提升阻力F4计算公式g×qB×H；回空分支的运行阻力F5计算公式C×f2×g×（qRU+qB）×Lh；回空分支胶带的提升阻力F6计算公式-g×qB×H；承载托辊前倾的摩擦阻力F7计算为5092.2N；回空V形前倾托辊的摩擦阻力F8计算为529.54N；多点给料的皮带机尾部采用连续型导料槽，导料槽密封胶板应整条制作，物料与导料板之间的摩擦阻力F9计算为5270.2N；回程分支清扫器刮板与胶带面之间的摩擦阻力F11计算公式为?3×P×A2×n2；P、H清扫器刮板与胶带面之间的摩擦阻力F10计算公式?3×P×A1×n1；系统空载时的运行阻力F空为35468.1N；系统满载时的运行阻力F满为188271.4N。以上各阻力的计算，均是参照有关设计资料和设计标准得出的，为下面的各关键点张力及胶带张紧力计算提供了理论依据和数据来源。

进行功率计算，根据原设计，皮带机满载运行时，电动机须在小于或等于额定电流的条件下运转，BM皮带机使用的驱动装置数量m为3；减速机计算功率，是所配电机的铭牌功率和1.25的使用系数的乘积。减速机的发热功率按计算轴功率的1.25倍来选取。要求液力联轴节具有良好的缓冲性能和低的过载系数，既可确保皮带机满载起动，又不过分增大胶带张力，在额定负荷下运转时，最低的传动效率在95%以上，根据液力联轴节充油量与传递功率的关系曲线确定。系统空载运行时的轴功率N1为F空×V；系统满载时运行的轴功率N2为F满×V；总效率η（η由电机效率η1、耦合器的效率η2、减速器效率η3、低速联轴器效率η4、多机驱动负载不平衡效率η5乘积所得）为0.82；每台减速机满载运行工况下的轴功率N3为N2/（η3×η4×η5）；每台电机满载运行工况下的实际功率N4为N2/η；依据设计标准和上述计算结果，推荐选用电机的额定功率N为400KW；系统空载运行时电机实际消耗的总功率N空为206.7KW；系统满载运行时电机实际消耗的总功率N满为1097.1KW；系统电机功率富裕系数为0.091，按皮带机的最大输送能力计算驱动电动机功率，所选电动机的功率和计算值相比，有5%的裕度，因此满足功率设计要求。

进行关键点张力及张紧力的计算。所有滚筒轴为通轴，在最大荷载条件下，轴在轴承座之间的挠度在不计滚筒皮刚度的条件下小于L/2500。皮带机系统的两支传动滚筒的围包角Φ取为2000；胶带与传动滚筒面之间的摩擦系数?为0.3；起动系数K为1.5；起动时I号传动滚筒（靠近张紧装置的一支）上最大圆周力FA计算公式K×F满；I号传动滚筒的不打滑张力Smin计算公式FA/（e?×Φ-1）；取S1为Smin的计算值，则系统最小张紧力T≥2S=97000N，系统的实际张紧力T取97000N，液压张紧装置张紧力的设计满足皮带机满载起制动时皮带不打滑的要求。

在上述皮带机张紧力作用下，可以计算出满载运行时各关键点的张力，取S1为48.5KN；S2为50.3KN；S3等于236483.9N；S4为237683.9N；S5为236771.4N；S6为111257.1N。

应用上述计算的胶带张紧力，对BM皮带机的关键部件及结构进行受力校核。对最大张力及胶带强度的校核，系统满载运行时胶带的最大张力Smax为S5，系统满载启动时胶带的最大张力S启max为341929N，胶带机许用计算安全系数n为8，满载运行时胶带的纵向抗拉强度ST计算公式Smax×n/B，满载启动时胶带的纵向抗拉强度S启T为1367.7N，胶带为阻燃型钢丝绳芯胶带，推选胶带的纵向抗拉强度[Se]为1250，满载运行时胶带的实际安全系数n满计算公式[Se]×B/Smax，满载启动时胶带的实际安全系数n满启为7.31，计算结果满足校核要求。对滚筒扭矩及合张力的校核，单台电机输出的牵引力F单为62757.1N；满载运行时Ⅱ号传动滚筒合张力FT1为S5与S6之和；满载运行时Ⅱ号传动滚筒扭矩2T1等于50205.7N；满载运行时Ⅰ号传动滚筒合张力FT2为S1与S6之和；满载运行时Ⅰ号传动滚筒扭矩2T2为Fu满×D/2/m；头部卸载滚筒的合张力FT3为S3与S4之和；尾部改向滚筒的合张力FT4为S1与S2之和；张紧滚筒的合张力FT5为2S1；张紧改向滚筒的合张力FT6为68579N，计算结果符合各滚筒受力要求。

四、合理选取张紧力和摩擦力

由传动滚筒的不打滑张力Smin计算公式FA/（e?×Φ-1）可知，皮带机系统最小张紧力T≥2S，是BM皮带机系统在满载启制动运行时的最小张力，Smin数值与FA成正比例关系，与摩擦系数?和传动滚筒的围包角Φ成反比例关系，要解决皮带打滑问题就需要提高传动滚筒绕出点的圆周力即滚筒与皮带之间的摩擦力。

BM皮带机的张紧方式为液压拉紧小车张紧，此液压系统的额定系统压力为16MP，投产初期BM皮带机液压张紧系统压力为12MP，随着皮带机打滑故障的频繁出现，我们将运行压力调整至16MP，已经达到液压张紧系统的压力极限，但仍无法有效解决打滑问题。如果无限度地增加皮带张紧力就会导致大大降低皮带机系统的安全系数，对胶带及接头强度造成损伤，滚筒等部件受力将无法保证，现有张紧方式不允许不打滑张紧力Smin无限增加。根据传动滚筒绕出点的圆周力FA=Smin*（e?×Φ-1）可知，在Smin基本确定的情况下，只有通过调整摩擦系数?和传动滚筒的围包角Φ的数值来实现增大BM皮带机传动滚筒绕出点的圆周力FA的目标。。

通过增大传动滚筒的包角Φ，从而能够增大皮带表面和滚筒包胶表面的摩擦力。通常的方式是调整改向滚筒的位置，来增大驱动滚筒的包角，这样能够增加皮带与滚筒之间的接触面积，从而增大皮带机系统的摩擦力。但是，从现场实际情况看出，改向滚筒位置调整空间非常有限，已无法进行调整，所以通过增大传动滚筒的包角的方案无法实施。

通过提高摩擦系数μ来增大摩擦力。皮带机胶带带面和各滚筒胶面由于长时间运行磨损严重，胶面发生碳化，在潮湿情况下，BM皮带与滚筒表面之间吹入雨水或雾水，使得驱动滚筒摩擦系数大幅度降低，从而导致打滑，出现胶带速度故障。胶带除表面磨损外其它性能指标均良好，为提高摩擦系数对整条胶带进行更换势必造成成本的浪费，所以只能通过改变传动滚筒包胶材质，来提高摩擦系数μ达到增加皮带机传动滚筒的摩擦力，是解决BM打滑问题的关键。

在现有设备基础上，我们将传动滚筒胶面由普通橡胶改为陶瓷胶面，陶瓷胶面具有高摩擦系数的特点，μ值为0.5——0.8，远高于系统设计时的摩擦系数0.3，提高了皮带机传动滚筒绕出点的摩擦力，有效避免传动滚筒和胶带间非正常的打滑故障；陶瓷胶面还具有高耐磨（是普通胶面的2——3倍）、低应力、弹性好、自我清洁功能强等特点，有效的提高了滚筒胶面的使用寿命，降低了整体维修成本。

五、陶瓷包胶技术的实施及效果

我公司已对BM三条皮带机的传动滚筒进行了陶瓷包胶技术应用。在保证胶带满足重载条件启制动的张紧力情况下，液压系统的系统压力恢复至投产初期的12MP，而且压力比较稳定，改善了整个皮带机设备的受力情况；由于陶瓷胶面良好的自我清洁功能减少物料粘附，降低了皮带和滚筒的磨损，保证了设备部件的使用寿命，降低维护成本的同时满足了胶带的运行能力。

陶瓷包胶滚筒经过3年时间的应用，工作情况正常，从根本上解决了BM的打滑问题，杜绝了衍生其他设备故障的可能性，大大提高了取装线的作业效率，为公司的正常运营提供了设备保障。