自然導(dǎo)向U型曲線帶式輸送機(jī)的設(shè)計(jì)及應(yīng)用

迪慶香格里拉昆明鋼鐵集團(tuán)鴻達(dá)水泥有限公司石灰石礦位于云南省迪慶州香格里拉縣建塘鎮(zhèn)諾西村，距香格里拉縣城約8km，距國道214線約6km，海拔高度3?345m，處于群山之間，交通運(yùn)輸十分不便。生產(chǎn)所需要的巨量破碎石灰石，必須由礦山輸送到生產(chǎn)廠區(qū)，雖然兩者之間直線距離不遠(yuǎn)，但是由于地形復(fù)雜，特別是在輸送線路的中間有兩個(gè)當(dāng)?shù)孛癖娦欧畹纳裆?，因此，礦石輸送難度較大，輸送方案的選擇就變得非常重要，成為項(xiàng)目建設(shè)者需要考慮的首要因素。

1、輸送方案對(duì)比分析與選型設(shè)計(jì)1.1輸送方案對(duì)比分析1.1.1方案一汽車運(yùn)輸汽車運(yùn)輸方案是在諾西村破碎站附近設(shè)置裝車倉，修筑裝車臺(tái)，采用7輛20t自卸汽車?yán)矛F(xiàn)有的交通條件進(jìn)行運(yùn)輸。但其中有2km多村級(jí)公路，路面狹窄，蜿蜒曲折，路面質(zhì)量較差，必須對(duì)全線進(jìn)行改造加寬才能滿足需要，而這將大幅提高投資，增加運(yùn)營成本。同時(shí)，該地區(qū)屬青藏高原南延部分，是云南省海拔最高的山區(qū)，屬寒溫帶與嚴(yán)寒帶氣候[1]，在雨雪等惡劣天氣條件下道路將無法正常通行。因此，該方案不能滿足水泥生產(chǎn)需要，且會(huì)造成較大環(huán)境污染，這在作為我國著名旅游城市的迪慶香格里拉也是不被允許的。

1.1.2方案二普通帶式輸送機(jī)選用4條普通帶式輸送機(jī)搭接而成，經(jīng)過3個(gè)轉(zhuǎn)運(yùn)站運(yùn)輸至生產(chǎn)廠區(qū)。由于普通帶式輸送機(jī)不能實(shí)現(xiàn)水平轉(zhuǎn)彎，線路不能環(huán)繞山體布置，因此，存在輸送工況較復(fù)雜，生產(chǎn)輸送環(huán)節(jié)較多，管理難度較大的問題。同時(shí)，修建輸送機(jī)通廊開挖土石工程量較大，在中部需建3個(gè)轉(zhuǎn)運(yùn)站，這將大幅提高投資成本，嚴(yán)重影響生態(tài)環(huán)境。1.1.3方案三管狀帶式輸送機(jī)通過一條管狀帶式輸送機(jī)直接將石灰石從破碎站輸送到生產(chǎn)廠區(qū)，其施工難度相對(duì)較小，生產(chǎn)管理也較簡單，對(duì)沿途生態(tài)環(huán)境影響最??；但由于疏松的石灰石塊度大，將會(huì)導(dǎo)致管狀帶式輸送機(jī)運(yùn)行安全性差，且投資較大。1.1.4方案四U型曲線帶式輸送機(jī)鑒于線路布置要求采用425m的轉(zhuǎn)彎半徑，普通曲線帶式輸送機(jī)無法實(shí)現(xiàn)，因此，采用一條U型曲線帶式輸送機(jī)直接將石灰石從破碎站輸送到生產(chǎn)廠區(qū)。其施工難度相對(duì)較小，生產(chǎn)管理也較簡單，對(duì)沿途生態(tài)環(huán)境影響較小。由于可使用普通膠帶，因此，投資比管狀帶式輸送機(jī)大幅減少。綜合以上分析，最終確定采用一條1.2km的U型曲線帶式輸送機(jī)實(shí)現(xiàn)破碎石灰石由礦山破碎站至生產(chǎn)廠區(qū)的輸送。1.2選型設(shè)計(jì)輸送系統(tǒng)的原始參數(shù)：輸送物料為石灰石，最大粒度175mm，松散密度1.45t/m3，額定輸送量800t/h。輸送線路沿溪繞山而走。根據(jù)原始數(shù)據(jù)及線路布置示意，確定U型曲線帶式輸送機(jī)頭尾中心距水平長度1?191m，立面布置總長度為1?192m，其中包含4個(gè)水平轉(zhuǎn)彎，第1個(gè)水平轉(zhuǎn)彎半徑為1?600m，圓心角為6.70°；后3個(gè)水平轉(zhuǎn)彎半徑只有425m，圓心角分別為18.94°、15.08°、52.92°，且最后2個(gè)水平轉(zhuǎn)彎（圓心角為15.08°和52.92°）構(gòu)成“S型”布置。立面布置共有3個(gè)凸弧和4個(gè)凹弧，凸弧半徑分別為200m和500m，凹弧半徑分別為1?500m和5?000m，凹凸弧段均與水平轉(zhuǎn)彎弧段重疊，構(gòu)成復(fù)合轉(zhuǎn)彎段。經(jīng)過專用軟件計(jì)算分析，確定主要技術(shù)參數(shù)如表1所示。表1U型曲線帶式輸送機(jī)主要技術(shù)參數(shù)表

2、關(guān)鍵技術(shù)分析2.1極端復(fù)雜地形條件下U型曲線帶式輸送機(jī)設(shè)計(jì)技術(shù)常規(guī)的曲線帶式輸送機(jī)，通常要求其水平轉(zhuǎn)彎半徑R≥1?500B（B-帶寬），而本項(xiàng)目的地形極為受限，水平布置極其復(fù)雜，要求水平轉(zhuǎn)彎半徑R≤450B，因此，本項(xiàng)目具有非常高的技術(shù)挑戰(zhàn)性、風(fēng)險(xiǎn)性和創(chuàng)新性。線路布置示意如圖1所示。圖1

線路布置示意線路布置采用專用軟件對(duì)項(xiàng)目可能出現(xiàn)的11種運(yùn)行工況進(jìn)行了全面的計(jì)算分析，對(duì)各種工況條件下，膠帶外側(cè)穩(wěn)定性（失穩(wěn)），膠帶在空間轉(zhuǎn)彎位置應(yīng)力在邊緣集中（安全系數(shù)降低），膠帶凹弧段組合水平轉(zhuǎn)彎段時(shí)正壓力減少，摩擦力減少致使膠帶向內(nèi)側(cè)移動(dòng)導(dǎo)致跑偏等技術(shù)難題進(jìn)行了詳細(xì)分析，根據(jù)分析結(jié)果，在1?600m水平轉(zhuǎn)彎段和直線段采用常規(guī)的45°槽角托輥組，在425m水平轉(zhuǎn)彎段采用60°深槽角托輥組，并輔以局部擋帶輥組等綜合措施，解決了以上技術(shù)難題。2.2預(yù)測(cè)U型曲線帶式輸送機(jī)跑偏和綜合防治技術(shù)本項(xiàng)目需在靠近頭部的位置布置一個(gè)16.98°+52.92°“S”型復(fù)合空間轉(zhuǎn)彎，且轉(zhuǎn)彎半徑僅有425m。如此復(fù)雜的空間轉(zhuǎn)彎布置，先天條件決定了U型曲線帶式輸送機(jī)膠帶左右兩側(cè)張力不平衡，導(dǎo)致膠帶跑偏的趨向性非常大；為此根據(jù)分析計(jì)算，掌握U型曲線帶式輸送機(jī)各特征點(diǎn)張力情況，預(yù)見性地設(shè)計(jì)托輥組的結(jié)構(gòu)形式，同時(shí)布置不同組合的托輥組和旋轉(zhuǎn)方向，系統(tǒng)性地解決了U型曲線帶式輸送機(jī)在小水平轉(zhuǎn)彎段易發(fā)生疊帶和跑偏的問題。同時(shí)，研制了U型曲線帶式輸送機(jī)專用可調(diào)內(nèi)抬角托輥組，示意如圖2和圖3所示。該托輥組具有調(diào)整方便迅速，調(diào)整范圍廣等特點(diǎn)，有效控制了本項(xiàng)目膠帶在運(yùn)行過程中的跑偏，保證了U型曲線帶式輸送機(jī)運(yùn)行的可靠性，實(shí)現(xiàn)了沿線無撒料。圖2五托輥交錯(cuò)布置可調(diào)托輥組圖3四托輥可調(diào)托輥組上述可調(diào)托輥組需要與窗式框架相結(jié)合，才能實(shí)現(xiàn)可調(diào)節(jié)的目的。U型托輥組高度比常規(guī)托輥組高得多，重心上移穩(wěn)定性差，為此將托輥組設(shè)計(jì)為吊架結(jié)構(gòu)，并充分利用桁架內(nèi)的窗式框架作為安裝支座。窗式框架兩側(cè)安裝面上的安裝孔，非常有利于上下托輥組調(diào)節(jié)內(nèi)抬角，可以根據(jù)上下帶面的張力分布情況、托輥組槽角情況和膠帶的橫向剛性等，設(shè)計(jì)出較大富余量的扇形調(diào)節(jié)孔，保證在水平轉(zhuǎn)彎段膠帶自然導(dǎo)向水平轉(zhuǎn)彎，而不是采用壓帶輥組強(qiáng)行水平轉(zhuǎn)彎。安裝示意如圖4所示。2.3雙重錘拉緊技術(shù)由于頭部轉(zhuǎn)運(yùn)站布置空間有限，高度僅為16m，而按照聚酯膠帶伸長率2%計(jì)算，拉緊行程需要23.82m。因此，常規(guī)的垂直重錘拉緊方式其高度無法滿足拉緊行程要求。通過采用雙重錘拉緊技術(shù)[2]，即將重錘重量增加一倍，使得拉緊行程縮短為原來的1/2（見圖5），完美地解決了本項(xiàng)目采用聚酯膠帶拉緊行程不足的問題。圖4可調(diào)托輥組安裝示意圖圖5雙重錘拉緊裝置示意圖

3、結(jié)束語迪慶香格里拉昆明鋼鐵集團(tuán)鴻達(dá)水泥有限公司U型曲線帶