伸縮帶式輸送機(jī)設(shè)計(jì)改造

張立芳

【摘? 要】帶式輸送機(jī)是煤礦中煤炭運(yùn)輸系統(tǒng)的重要組成部分，承擔(dān)煤炭的井上井下運(yùn)輸工作，其正常運(yùn)行是煤礦安全高效生產(chǎn)的保障。論文以煤礦井下常用運(yùn)輸設(shè)備——DSJ100/80/2×125型伸縮帶式輸送機(jī)為例，介紹了皮帶機(jī)設(shè)計(jì)工作中針對井下順槽帶式輸送機(jī)各部件所作出的設(shè)計(jì)改造，以期對推動(dòng)煤礦安全、高效生產(chǎn)有所助力。

【Abstract】Belt conveyor is an important part of coal transportation system in coal mine. It undertakes the transportation work of coal above and underground. Its normal operation is the guarantee of safe and efficient production in coal mine. This paper takes the commonly used transportation equipment in coal mine， namely DSJ100/80/2×125 telescopic belt conveyor as an example， introduces the design transformation of various components of underground crossheading belt conveyor in the design work of belt conveyor， so as to help promote safe and efficient production in coal mine.

【關(guān)鍵詞】順槽皮帶機(jī);機(jī)頭卸載單元;自動(dòng)機(jī)械糾偏裝置;機(jī)尾自清煤滾筒

【Keywords】crossheading belt conveyor; head unloading unit; automatic mechanical deviation correction device; tail self-cleaning drum

【中圖分類號(hào)】TD528 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A 【文章編號(hào)】1673-1069（2022）04-0194-03

1 引言

本文結(jié)合近期設(shè)計(jì)的DSJ100/80/2×125型伸縮帶式輸送機(jī)的基本情況，詳細(xì)闡述了該設(shè)備的3項(xiàng)部件升級改造方法。

2 DSJ100/80/2×125型伸縮帶式輸送機(jī)簡介

2.1 結(jié)構(gòu)概述

DSJ100/80/2×125型伸縮帶式輸送機(jī)為煤礦井下常用帶式輸送機(jī)，通常用于煤礦井下綜采、機(jī)采工作面的順槽運(yùn)輸，又稱順槽皮帶機(jī)。順槽皮帶機(jī)能夠適應(yīng)礦井采面運(yùn)輸巷復(fù)雜的地質(zhì)條件，常采用臨時(shí)錨固，機(jī)身長度可根據(jù)需要變化，隨著工作面推進(jìn)機(jī)尾作出移動(dòng)，一般機(jī)尾有承載段，上面可以運(yùn)行轉(zhuǎn)載機(jī)，機(jī)頭有探出的卸載裝置和浮點(diǎn)支承的驅(qū)動(dòng)裝置，后面連接有轉(zhuǎn)向裝置、儲(chǔ)帶倉、張緊小車、張緊裝置等。機(jī)身以鋼管作為縱梁，H支腿作為支撐，三輥成串掛在縱梁上。圖1和圖2分別為DSJ100/80/2×125型帶式輸送機(jī)布置圖及輸送帶纏繞示意圖。

2.2 運(yùn)行參數(shù)

通常情況下，同一型號(hào)帶式輸送機(jī)的帶寬、運(yùn)量、功率是一定的，DSJ100/80/2×125型伸縮帶式輸送機(jī)的帶寬為1 000 mm、運(yùn)量為800 t/h、功率為2×125 kW。在確定皮帶機(jī)型號(hào)后，其他參數(shù)根據(jù)礦方現(xiàn)場使用需求選擇確定，本案例皮帶機(jī)帶速為2.5 m/s、長度為1 000 m、托輥直徑D為108 mm，傾角為-10°。

3 升級改造部件詳述

3.1 機(jī)頭卸載單元改造

DSJ100/80/2×125型帶式輸送機(jī)是井下常用的伸縮式皮帶機(jī)，其機(jī)頭傳動(dòng)部分由一個(gè)角型傳動(dòng)架（支承固定兩個(gè)傳動(dòng)滾筒）和一架長約4.3 m的卸載梁（支承卸載滾筒和托輥）組成。該帶式輸送機(jī)鋪設(shè)簡單、拆裝方便，在井下應(yīng)用廣泛，可以隨著井下順槽的開掘不斷延長或縮短。部分煤礦的工作地形復(fù)雜，有時(shí)巷道為正傾角，有時(shí)為負(fù)傾角，要求帶式輸送機(jī)同時(shí)具備上運(yùn)及下運(yùn)功能。因下運(yùn)的特殊工況須調(diào)整傳動(dòng)架與張緊裝置的相對位置，通常需要拆掉卸載梁，替換為下運(yùn)專用卸載裝置，這樣就需要單獨(dú)制作一種矩形卸載架，其尺寸為長4.3 m、寬1.6 m、高1.8 m，不但增加制作成本，增加上下運(yùn)切換改裝難度，而且回井困難。針對這些問題，本文對本型號(hào)皮帶的標(biāo)準(zhǔn)卸載梁進(jìn)行改造，將卸載梁設(shè)計(jì)為可拆分式，并在下方設(shè)置兩個(gè)支承立柱。

圖3和圖4為改裝前后的上運(yùn)工況機(jī)頭傳動(dòng)部分比照示意圖。

此次改造將4.3 m長、1 m寬的卸載梁拆分為1.8 m和2.5 m兩段，對于井下設(shè)備材料運(yùn)輸、組裝基本靠人工的工作條件來說，大大降低了設(shè)備組裝難度，減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。

原下運(yùn)工況中，傳動(dòng)滾筒架布置在張緊裝置后，卸載部分去掉原卸載梁，替換為專用矩形卸載架（見圖5）。

改造后，傳動(dòng)滾筒架在張緊裝置后，將可拆分卸載梁的前端配合一組立柱組成新的卸載單元，直接實(shí)現(xiàn)卸載功能，免去專用矩形卸載架的引入，不但節(jié)約了一個(gè)長4.3 m、寬1.6 m、高1.8 m的大架子的制作成本，同時(shí)，避免了下井罐籠、運(yùn)輸巷道尺寸不合適的難題，降低了設(shè)備回井難度（見圖6）。

本方案已在峰峰集團(tuán)梧桐莊礦的皮帶中得以實(shí)際運(yùn)用，效果良好。

3.2 設(shè)計(jì)自動(dòng)機(jī)械糾偏裝置

利用皮帶輸送物品的過程中，皮帶跑偏是柔性輸送帶設(shè)備的一種通病，一般會(huì)造成沿機(jī)撒料、脫軌，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成皮帶的撕裂、刮破，使皮帶報(bào)廢，造成皮帶機(jī)系統(tǒng)的癱瘓。為保證皮帶不跑偏，不同標(biāo)準(zhǔn)的皮帶機(jī)采用的皮帶糾偏裝置有很多種。對于順槽皮帶機(jī)防止皮帶跑偏的方法是調(diào)整托輥和各換向滾筒，根據(jù)膠帶運(yùn)行方向和跑偏方向確定跑偏的原因，分別調(diào)整托輥和各換向滾筒，如圖7所示。

調(diào)整托輥時(shí)，將膠帶所偏向一邊的一個(gè)或數(shù)個(gè)掛鉤槽型托輥向前移動(dòng)一個(gè)齒槽即可。膠帶在滾筒處跑偏時(shí)，一般是在偏向的一邊作出調(diào)整，調(diào)法是通過滾筒軸承處的調(diào)節(jié)螺栓來調(diào)整滾筒位置，使被調(diào)整軸承座向著皮帶運(yùn)行方向微調(diào)整。

這種調(diào)整方法是目前順槽皮帶常用的調(diào)偏辦法，但是這種方法不能立即產(chǎn)生效果，而且如果調(diào)整失誤可能造成更嚴(yán)重的跑偏，因無法及時(shí)回正造成損失。尤其是在礦山、井下這類惡劣環(huán)境下的長距離皮帶，要求輸送帶長時(shí)間不跑偏，并且穩(wěn)定、可靠運(yùn)行，這種方法不能滿足該要求，結(jié)合各種標(biāo)準(zhǔn)的皮帶調(diào)偏方法本文設(shè)計(jì)研發(fā)了一套自動(dòng)機(jī)械糾偏裝置，結(jié)構(gòu)如圖8和圖9所示。

本機(jī)械糾偏機(jī)構(gòu)通過上、下橫梁和兩組相互對稱的軸座連桿這4部分形成一套四連桿機(jī)構(gòu)。運(yùn)用四連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)原理，在皮帶正常工作的過程中，皮帶的運(yùn)動(dòng)軌跡方向與自動(dòng)糾偏裝置中托輥的運(yùn)動(dòng)軌跡方向是一致的，當(dāng)皮帶稍跑偏一側(cè)，即帶動(dòng)相應(yīng)側(cè)的檢測立輥運(yùn)動(dòng)，立輥的運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)了整個(gè)連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)，使糾偏裝置上的托輥運(yùn)動(dòng)方向與皮帶運(yùn)動(dòng)方向形成一定的夾角，產(chǎn)生了復(fù)位力，皮帶跑偏越嚴(yán)重，托輥運(yùn)動(dòng)方向與皮帶運(yùn)動(dòng)方向形成的夾角越大，產(chǎn)生的復(fù)位力也越大，迫使皮帶的運(yùn)動(dòng)方向與糾偏裝置上的托輥方向一致，使其歸位，達(dá)到自動(dòng)糾偏的功能。

在反復(fù)的計(jì)算調(diào)試后設(shè)計(jì)定型出一套適合DSJ100/80/2×125型伸縮帶式輸送機(jī)的自動(dòng)糾偏機(jī)構(gòu)，在使用過程中只需用上下糾偏裝置替換圖10中的順槽標(biāo)準(zhǔn)機(jī)身部件中的上掛鉤槽輥和下平托輥即可實(shí)現(xiàn)整機(jī)自動(dòng)糾偏。

本自動(dòng)糾偏裝置的設(shè)計(jì)使用免去了井下人工調(diào)偏的工作量，提高了皮帶運(yùn)行精度，保證了帶式輸送機(jī)安全高效地運(yùn)行，為煤礦井下順槽皮帶機(jī)升級改造、降本提效提供了新方向。

3.3 自清煤滾筒的引入

順槽皮帶機(jī)是井下原煤運(yùn)輸?shù)闹饕O(shè)備，在運(yùn)輸過程中，由于受到煤礦井下地質(zhì)條件及現(xiàn)場作業(yè)環(huán)境的影響，特別是開采出的原煤，其水分含量較多、粘結(jié)力度較強(qiáng)，而余煤和煤泥粘附在輸送機(jī)回程皮帶內(nèi)側(cè)，繞過機(jī)尾改向滾筒時(shí)會(huì)粘附在滾筒外表面，造成機(jī)尾改向滾筒局部直徑變大，使?jié)L筒和膠帶之間的作用力發(fā)生變化，造成膠帶急速跑偏。DSJ100/80/2×125型伸縮帶式輸送機(jī)的機(jī)尾滾筒采用刮煤板將輸送帶殘留余煤清理到集泥槽中，通過人工用拉桿將集泥槽中的余煤排出（見圖11）。這種清煤方式陳舊、效率低下、容易引發(fā)安全事故。

除此之外，受料點(diǎn)散落的煤塊會(huì)跟隨皮帶卷進(jìn)機(jī)尾改向滾筒與膠帶之間，一部分會(huì)被碾碎，但是相當(dāng)一部分會(huì)留在機(jī)尾滾筒處形成循環(huán)，加速膠帶和滾筒的磨損，當(dāng)煤塊較大時(shí)會(huì)導(dǎo)致膠帶跑偏或膠帶劃傷，甚至直接撕裂膠帶。

針對膠帶及機(jī)尾滾筒粘煤現(xiàn)象，本文專門設(shè)計(jì)研發(fā)了一種自清煤螺旋滾筒，用于清理機(jī)尾回程皮帶內(nèi)側(cè)的粘煤和預(yù)防自身粘煤。

滾筒結(jié)構(gòu)如圖12所示。

本自清煤螺旋滾筒由錐形筒體、左右螺旋筋板、左右螺旋筒皮和滾筒軸等組成。以滾筒中心為界，外部左、右螺旋筒皮纏繞在左、右螺旋筋板上，螺旋葉片與內(nèi)部錐形筒體焊接成一體。滾筒外皮左、右螺旋筒皮纏繞在筒體上，便于清理皮帶和滾筒上的粘煤，錐形筒體形成內(nèi)小外大的空間，使煤不在滾筒與膠帶之間循環(huán)。通過外部螺旋和內(nèi)部錐體、螺旋筋板的聯(lián)合旋轉(zhuǎn)動(dòng)作，將回程膠帶殘留的余煤自動(dòng)旋出，在安裝螺旋滾筒時(shí)，一定要安裝在滾筒的行車方向上，即滾筒按正確方向旋轉(zhuǎn)時(shí)，螺旋向外旋。在不附加任何動(dòng)力的前提下，可以自動(dòng)將機(jī)尾滾筒處的殘煤或循環(huán)煤清除到輸送機(jī)兩側(cè)，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)清煤的功能，避免皮帶跑偏，減少因跑偏造成的故障問題，改變了以往用刮煤板、集泥槽，再通過人工清煤的工作方式。同時(shí)，自清煤滾筒在不改變滾筒直徑和安裝尺寸的考量下設(shè)計(jì)選型，能夠與輸送機(jī)現(xiàn)有滾筒互換，安裝便捷，既可用于新皮帶的設(shè)計(jì)選用，也可用于井下現(xiàn)有皮帶的改進(jìn)。自清煤螺旋滾筒的設(shè)計(jì)引入，大大提高了皮帶運(yùn)行的安全系數(shù)，降低了皮帶故障率，減少了皮帶維護(hù)的時(shí)間成本和人工成本。

以上3項(xiàng)順槽皮帶機(jī)部件升級改造方法都是基于長期設(shè)計(jì)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)所得，在峰峰集團(tuán)下屬煤礦得到了廣泛應(yīng)用，取得了顯著效果。希望通過本文的論述，將其推廣到更多煤礦及煤礦機(jī)械從業(yè)者，為推動(dòng)煤礦機(jī)械安全、高效、綠色發(fā)展作出貢獻(xiàn)。

【參考文獻(xiàn)】

【1】北京起重運(yùn)輸機(jī)械設(shè)計(jì)研究院，武漢豐凡科技開發(fā)有限責(zé)任公司.DT2（A）型帶式輸送機(jī)設(shè)計(jì)手冊（第2版）[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2013.

【2】于惠力，向敬忠，張春宜.機(jī)械設(shè)計(jì)（第二版）[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2016.