某礦皮帶運(yùn)輸機(jī)拉緊方式的優(yōu)化研究

宋 濤

（同煤集團(tuán)永定莊煤業(yè)公司安監(jiān)站， 山西 大同 037024）

引言

皮帶運(yùn)輸機(jī)是一種運(yùn)輸裝置，由電機(jī)提供動(dòng)力，利用滾筒與輸送帶之間的摩擦力來運(yùn)載物體。皮帶運(yùn)輸機(jī)由于運(yùn)輸量大、距離長、穩(wěn)定可靠、構(gòu)造簡單且適應(yīng)能力強(qiáng)而被各行各業(yè)廣泛使用，尤其在煤礦井下生產(chǎn)中更是擔(dān)負(fù)著無可替代的作用。在實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用過程中，當(dāng)滾筒與皮帶面之間摩擦力減小，或者所承載的物料過重時(shí)，皮帶可能發(fā)生打滑而不能傳遞牽引力，從而對生產(chǎn)造成影響和產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)損失。為了確保皮帶運(yùn)輸機(jī)運(yùn)輸過程中的穩(wěn)定性，拉緊裝置往往是必不可少的部件，它既能避免輸送帶下垂而致使所運(yùn)輸物品掉落，同時(shí)也能基于具體運(yùn)輸工況而彌補(bǔ)輸送帶伸長量的變化問題，從而確保皮帶運(yùn)輸機(jī)可靠運(yùn)轉(zhuǎn)[1]。然而不同工況適合的拉緊方式存在顯著不同。

1 皮帶運(yùn)輸機(jī)拉緊方式的分類

1.1 螺桿式拉緊類型

螺桿式拉緊類型如圖1所示，可知螺桿式拉緊類型的張緊滾筒設(shè)計(jì)在皮帶運(yùn)輸機(jī)尾端的架子上，當(dāng)需要變化皮帶張緊度時(shí)，利用特定工具調(diào)節(jié)皮帶螺桿的伸長量，從而控制張緊滾筒移動(dòng)，進(jìn)而達(dá)到調(diào)控皮帶運(yùn)輸機(jī)張緊程度的目的[2]。螺桿式拉緊類型構(gòu)造較為簡單，成本低，但是張緊滾筒往往會(huì)隨著時(shí)間而移動(dòng)位置，導(dǎo)致張緊程度隨時(shí)間延長而下降。該裝置適合應(yīng)用在對張緊精確度不高、張緊力要求較小、皮帶作業(yè)時(shí)間有限的皮帶運(yùn)輸機(jī)。

1.2 水平拉伸式張緊類型

皮帶運(yùn)輸機(jī)水平拉伸式張緊裝置如圖2所示。由圖2可知，該裝置將張緊滾筒安裝在可移動(dòng)小車上，外加荷載通過滑輪組始終連接小車確保張緊力的大小和方向保持不變，其最大張緊程度取決于外加荷載的重量。皮帶運(yùn)輸機(jī)拉伸式張緊裝置構(gòu)造較為簡單，后期投入維護(hù)小，但裝置占地體間較大，安裝調(diào)試較為復(fù)雜，因此，該裝置多用于長時(shí)間運(yùn)輸物料、運(yùn)輸距離長且運(yùn)載功率較大的皮帶運(yùn)輸機(jī)[3]。

圖1 螺桿式拉緊類型

圖2 拉伸式張緊裝置

1.3 豎直拉伸式張緊類型

皮帶運(yùn)輸機(jī)豎直拉伸式張緊裝置如下頁圖3所示。由圖3可知，豎直拉伸式張緊裝置同樣通過外加荷載來拉伸張緊滾筒從而完成對運(yùn)輸皮帶的張緊，和水平拉伸式張緊裝置不同的是它并不需要移動(dòng)小車，而是通過兩個(gè)支撐滾筒改變皮帶運(yùn)轉(zhuǎn)方向，方向由水平轉(zhuǎn)變?yōu)樨Q直，再通過外加荷載對張緊滾筒進(jìn)行豎直拉伸。這種裝置較水平拉伸式張緊裝置而言，占地空間小，但是由于持續(xù)對張緊滾筒實(shí)施外加荷載，無疑增加了設(shè)備的耗損率，增加成本投入，縮短了皮帶使用壽命。

圖3 豎直拉伸式張緊裝置

1.4 絞車式拉緊類型

絞車式拉緊類型由速度控制器、停車器、鋼絲纜繩、皮帶滾筒等部件構(gòu)成，通過在皮帶運(yùn)輸機(jī)上安裝張力測定傳感器，實(shí)時(shí)監(jiān)測皮帶運(yùn)輸機(jī)的張緊程度。一旦張緊程度改變，且超過所設(shè)定的正常范圍時(shí)，絞車式拉緊類型即能迅速作出反應(yīng)，基于當(dāng)前工況及時(shí)作出準(zhǔn)確判斷，重新核定皮帶機(jī)張力以保證輸送機(jī)正常生產(chǎn)。絞車式拉緊類型可以基于具體工況實(shí)時(shí)調(diào)控皮帶拉緊程度，是目前較為理想的拉緊類型，然而由于傳感器可靠性問題及傳送信號(hào)傳輸速度等因素的制約，絞車式拉緊類型有時(shí)會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤動(dòng)作指示，從而影響皮帶拉緊效果。

1.5 液壓拉緊類型

液壓拉緊類型如圖4所示。由圖4可知，液壓拉緊類型通過液壓能為皮帶提供張緊力，能夠根據(jù)皮帶運(yùn)輸機(jī)的荷載變化實(shí)時(shí)反饋調(diào)節(jié)。該裝置反應(yīng)動(dòng)作快，能有效避免皮帶啟動(dòng)和運(yùn)行過程中的打滑、運(yùn)行不平穩(wěn)等情況，張緊程度能夠始終保持較高水平。液壓拉緊類型能夠控制皮帶的正常生產(chǎn)張緊力是啟動(dòng)張緊力的0.7～0.8倍，運(yùn)輸過程平穩(wěn)，除此之外，其還能遠(yuǎn)程調(diào)控張緊類型。

圖4 液壓拉緊類型

2 某礦607皮帶運(yùn)輸機(jī)拉緊方式的優(yōu)化

由于最初設(shè)計(jì)時(shí)主要考慮到空間限制的原因，某礦607皮帶運(yùn)輸機(jī)采用中部豎直拉升式張緊類型，結(jié)果在后期1年的試驗(yàn)運(yùn)行過程中，出現(xiàn)4次機(jī)電事故，影響生產(chǎn)運(yùn)行，造成了不必要的經(jīng)濟(jì)損失。607皮帶運(yùn)輸機(jī)主要由驅(qū)動(dòng)裝置、滾筒、皮帶架、運(yùn)輸皮帶、拉緊裝置及其他保護(hù)裝置組成。它的運(yùn)輸能力為6000t/h，皮帶機(jī)傾角為13°，皮帶寬度為1.8m，帶速設(shè)定為4.2 m/s。皮帶運(yùn)輸距離可達(dá)160 m，運(yùn)輸皮帶長度為328 m，皮帶的安全系數(shù)為0.95。皮帶運(yùn)輸機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中具有一定的慣性，因此在進(jìn)行皮帶拉緊調(diào)控時(shí)往往要考慮運(yùn)載物體重量，以保證運(yùn)輸物體不會(huì)和皮帶發(fā)生打滑。皮帶的安全系數(shù)m計(jì)算公式如下：

式中，P為皮帶運(yùn)輸機(jī)的荷載量，t/h；L為皮帶的寬度，mm；F為運(yùn)輸皮帶的最大承載力。

使用中部豎直拉升式張緊類型，如圖5所示可知，張緊滾筒安設(shè)在皮帶機(jī)架上，而皮帶機(jī)架與外加荷載連接為一個(gè)整體，皮帶機(jī)架在支撐滾筒的支護(hù)下，在外加荷載作用下沿著豎直軌道上下運(yùn)動(dòng)，從而確保皮帶運(yùn)輸機(jī)有一定的張緊力。在使用過程中，存在部分問題嚴(yán)重制約礦井的高效生產(chǎn)運(yùn)輸任務(wù)，具體如下：

圖5 607皮帶運(yùn)輸機(jī)拉緊方式

1）拉緊類型維護(hù)任務(wù)重。這種拉緊方式需要配備3個(gè)滾筒，其中1個(gè)用于拉緊使用，另2個(gè)用于支撐支架，因此給設(shè)備檢修及后期維護(hù)增加了巨大的工作量。

2）拉緊類型維護(hù)難度高。外加重物荷載處于張緊裝置下方，該位置空間環(huán)境較為惡劣，張緊裝置的兩端軸承處在半空中，保養(yǎng)比較困難，檢修人員需要攜帶專用工具進(jìn)行檢查，還需要攀爬作業(yè)，安全隱患較大。

3）拉緊類型故障頻發(fā)。由于保養(yǎng)難度大，部分抱有僥幸心理的操作人員對設(shè)備的定期保養(yǎng)不能達(dá)到規(guī)定要求，尤其是潤滑不到位，這有可能引發(fā)機(jī)電事故災(zāi)害。張緊滾筒由于所處的空間位置極其惡劣，飄散的煤粉塵會(huì)增加軸承損壞，從而導(dǎo)致機(jī)電故障率增加。滾筒與導(dǎo)軌兩端存在一定距離的間隙，當(dāng)皮帶運(yùn)輸機(jī)在高負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，拉緊裝置有可能會(huì)出現(xiàn)左、右擺動(dòng)的情況，從而引起皮帶運(yùn)輸機(jī)發(fā)生跑偏。另外，該間隙內(nèi)容易積聚粉塵，產(chǎn)生大量煤泥，長時(shí)間不清理的話會(huì)導(dǎo)致皮帶損壞，致使輸送帶的使用壽命大幅衰減，生產(chǎn)成本高。

為解決現(xiàn)有中部拉緊系統(tǒng)和607工作面具體工況的不匹配問題，結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際情況和井下布置狀況，考慮將607工作面變?yōu)闄C(jī)尾拉伸式張緊裝置，首先將現(xiàn)有的中部拉緊系統(tǒng)徹底拆掉，然后在機(jī)尾處安設(shè)拉緊系統(tǒng)，即在尾端處增設(shè)可移動(dòng)小車，并和末端滾筒連接固定，此時(shí)在小車下方鋪設(shè)能使其前后運(yùn)移的軌道，通過鋼絲纜繩將小車、3組滑輪及外加荷載連接，這樣在外加荷載的重力拉伸下，能夠保證張緊的穩(wěn)定性，提高工作性能。在改進(jìn)皮帶機(jī)的拉緊方式后，試驗(yàn)運(yùn)行6個(gè)月，未曾發(fā)生機(jī)電事故，工人檢修過程中消耗時(shí)間減少，后期成本投入明顯減少，安全性得以提高。

3 結(jié)論

較之前拉緊方式優(yōu)化后的拉緊方式優(yōu)勢顯著，具體體現(xiàn)為：滾筒數(shù)量減少為3個(gè)，皮帶運(yùn)輸機(jī)能夠有效避免多次彎曲轉(zhuǎn)向，使用壽命明顯延長，能有效節(jié)約生產(chǎn)投入；設(shè)備維護(hù)量明顯減少，不僅能夠降低操作人員的工作強(qiáng)度，提高設(shè)備運(yùn)行質(zhì)量，而且設(shè)備維護(hù)更加方便安全；滾筒破損率明顯降低，軸承損壞也明顯減少，設(shè)備運(yùn)行過程中振動(dòng)率相對減小，皮帶運(yùn)輸機(jī)跑偏問題得以徹底解決，輸送機(jī)皮帶撕裂發(fā)生率顯著降低，大大提高了輸送機(jī)使用壽命，增加了經(jīng)濟(jì)效益。