電液推桿張緊裝置在煤礦帶式輸送機(jī)中的應(yīng)用

賀慧辰

（晉能控股裝備制造集團(tuán)大同科大煤機(jī)有限公司， 山西 大同 037000）

引言

帶式輸送機(jī)具有運(yùn)輸能力大、實(shí)用性強(qiáng)、安裝簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，在煤礦、運(yùn)輸、隧道橋梁等領(lǐng)域中被廣泛應(yīng)用，帶式輸送機(jī)在運(yùn)輸物料時(shí)打滑跑偏是常見(jiàn)故障，一旦出現(xiàn)打滑跑偏后，輸送帶中心線與機(jī)頭、機(jī)尾滾筒軸線不垂直，存在偏差，從而加劇了輸送帶磨損，使輸送帶沿運(yùn)輸方向的拉應(yīng)力不均勻，很容易造成輸送帶斷帶現(xiàn)象，同時(shí)輸送帶出現(xiàn)打滑跑偏后，降低了運(yùn)輸性能[1-3]。

對(duì)于煤礦帶式輸送機(jī)，一旦出現(xiàn)打滑跑偏后主要通過(guò)調(diào)節(jié)張緊力對(duì)其打滑跑偏進(jìn)行調(diào)整。但由于采掘工作面運(yùn)輸系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，運(yùn)輸路線長(zhǎng)，采用多部帶式輸送機(jī)搭接運(yùn)輸，當(dāng)一部帶式輸送機(jī)出現(xiàn)跑偏打滑時(shí)，無(wú)法及時(shí)對(duì)所有輸送機(jī)進(jìn)行停機(jī)，造成運(yùn)輸區(qū)域撒煤量大，所以需從帶式輸送機(jī)結(jié)構(gòu)上進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)，從根本上消除輸送帶打滑跑偏現(xiàn)象。

1 帶式輸送機(jī)工作原理及打滑分析

1.1 帶式輸送機(jī)工作原理

帶式輸送機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)傳動(dòng)滾筒與輸送帶之間保持同步運(yùn)行關(guān)系，輸送帶運(yùn)動(dòng)所需的牽引力是由滾筒與輸送帶之間的靜摩擦力提供的，兩者之間雖然存在靜摩擦但未相對(duì)運(yùn)動(dòng)，當(dāng)帶式輸送機(jī)傳遞至輸送帶作用力大于兩者之間最大靜摩擦力時(shí)，滾筒與輸送帶之間出現(xiàn)打滑；所以為了保證輸送帶正常運(yùn)轉(zhuǎn)且不打滑，必須了解輸送帶與滾筒之間靜摩擦作用關(guān)系。

1.2 輸送帶防打滑措施分析

根據(jù)帶式輸送機(jī)運(yùn)行原理可知，降低輸送機(jī)跑偏現(xiàn)象，必須從以下三方面著手：

1）增加輸送帶預(yù)緊力：增加輸送帶張緊力可以使輸送帶與滾筒分離點(diǎn)的張力增加，輸送帶在運(yùn)輸物料時(shí)會(huì)被拉伸，從而降低了輸送帶張緊力以及牽引力，輸送帶與滾筒分離點(diǎn)的張力減小，很容易出現(xiàn)打滑，所以此時(shí)適當(dāng)增加輸送帶張力可防止輸送帶打滑，但當(dāng)張力過(guò)大時(shí)會(huì)加快輸送帶變形，同時(shí)增加了滾筒、軸承負(fù)荷，降低輸送機(jī)使用壽命。

2）增加摩擦系數(shù)：增加摩擦系數(shù)可以有效降低輸送帶打滑、跑偏現(xiàn)象，當(dāng)摩擦系數(shù)增大后，滾筒傳動(dòng)力小于靜摩擦力時(shí)控制了輸送機(jī)打滑，通?？梢詫?duì)傳動(dòng)滾筒表面安裝一層摩擦系數(shù)大的襯板材料[4]。

3）增加滾筒圍包角：當(dāng)滾筒圍包角增加后，滾筒對(duì)輸送帶之間擠壓作用力加大，從而增加了輸送帶張緊力，一般采用多滾筒驅(qū)動(dòng)可以增加滾筒圍包角。

通過(guò)以上分析發(fā)現(xiàn)，改變摩擦系數(shù)和滾筒包圍角難度較大，所以只能調(diào)整輸送帶張緊力防止輸送帶打滑，帶式輸送機(jī)傳統(tǒng)張緊裝置主要有重錘張緊裝置、絞車(chē)?yán)o裝置、螺旋拉緊裝置等，但是傳統(tǒng)張緊裝置張緊精度低，不具有保護(hù)功能，且輸送機(jī)在運(yùn)輸過(guò)程中無(wú)法實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)張緊。

2 電液推桿張緊裝置結(jié)構(gòu)及工作原理

2.1 裝置結(jié)構(gòu)

電液推桿張緊裝置主要由壓力傳感器、PLC 控制器、電液推桿、張緊塊以及張緊滾筒組成，結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 電液推桿張緊裝置結(jié)構(gòu)示意圖

1）壓力傳感器安裝在機(jī)頭處，主要用于檢測(cè)輸送帶帶壓，當(dāng)輸送帶安裝調(diào)試后對(duì)壓力傳感器設(shè)定保護(hù)速度，當(dāng)輸送帶出現(xiàn)打滑時(shí)輸送帶帶壓降低，帶壓力傳感器監(jiān)測(cè)后及時(shí)發(fā)出保護(hù)動(dòng)作，保護(hù)動(dòng)作在系統(tǒng)中已提前設(shè)定，主要包括正常工作時(shí)保護(hù)動(dòng)作和打滑時(shí)保護(hù)動(dòng)作兩種模式。

2）裝置中共計(jì)安裝2 個(gè)電液推桿，從而保證張緊滾筒兩側(cè)受力均勻，電液推桿上各安裝1 個(gè)功率為5.5 kW 的小型電機(jī)，電液推桿安裝在張緊滾筒兩側(cè)，電液推桿與張緊滾筒之間采用張緊塊連接。電液推桿主要通過(guò)電機(jī)正反轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)推桿伸縮動(dòng)作，系統(tǒng)中通過(guò)溢流閥控制油缸推力大小。

3）電液推桿的規(guī)格、推力是根據(jù)帶式輸送機(jī)輸送帶在運(yùn)輸過(guò)程中不打滑時(shí)最小張緊力和輸送帶行程進(jìn)行確定的。

2.2 電液推桿張緊裝置工作原理

1）當(dāng)帶式輸送機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)壓力傳感器監(jiān)測(cè)到帶壓值在設(shè)定值范圍內(nèi)，裝置不進(jìn)行保護(hù)動(dòng)作，當(dāng)帶式輸送機(jī)出現(xiàn)打滑時(shí)，輸送帶張緊力不足，壓力檢測(cè)值達(dá)不到設(shè)定值時(shí)，系統(tǒng)進(jìn)行保護(hù)動(dòng)作。

2）具體動(dòng)作保護(hù)如下：一旦輸送帶出現(xiàn)打滑時(shí)，壓力傳感器監(jiān)測(cè)帶壓與設(shè)定值進(jìn)行對(duì)比分析，然后及時(shí)將數(shù)據(jù)信號(hào)傳送至PLC 控制器內(nèi)，控制器接收信號(hào)后將指令發(fā)送至電液推桿，在電液推桿電機(jī)同步作用下，推動(dòng)活塞桿，從而實(shí)現(xiàn)張緊滾筒對(duì)輸送帶進(jìn)行張緊作用；張緊滾筒在對(duì)輸送帶進(jìn)行張緊時(shí)，當(dāng)張緊力達(dá)到設(shè)定值時(shí)，推桿停止運(yùn)行并進(jìn)行閉鎖[5-6]。

3 電液推桿張緊裝置功能及應(yīng)用效果

3.1 裝置主要功能

1）過(guò)載保護(hù)功能：該裝置在進(jìn)行張緊調(diào)節(jié)時(shí)，當(dāng)電液推桿在工作時(shí)活塞推桿所承受的作用力超過(guò)桿體極限負(fù)荷或者推桿推移到位電機(jī)仍在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，此時(shí)液壓系統(tǒng)中油壓升高，并通過(guò)溢流閥間卸壓，從而實(shí)現(xiàn)過(guò)載保護(hù)的目的，有效防止了裝置燒毀事故。

2）自鎖功能：電液推桿液壓系統(tǒng)中安裝了一套壓力自鎖裝置，當(dāng)推桿推移后立即停止供液，壓力自鎖裝置立即啟動(dòng)保證推桿恒壓，確保推桿固定在原來(lái)位置，而不會(huì)發(fā)生卸壓現(xiàn)象，從而保證裝置張緊效果。

3）遠(yuǎn)程控制功能：電液推桿張緊裝置通過(guò)PLC控制器與井下網(wǎng)絡(luò)通信接口連接，并通過(guò)網(wǎng)絡(luò)交換站傳送至地面操控室內(nèi)，實(shí)現(xiàn)了裝置遠(yuǎn)程控制的目的。

3.2 實(shí)際應(yīng)用效果分析

為了驗(yàn)證電液推桿張緊裝置實(shí)際應(yīng)用效果，決定將該裝置在晉能控股煤業(yè)集團(tuán)雁崖煤業(yè)公司2301 巷SSJ-800 型帶式輸送機(jī)中進(jìn)行實(shí)際應(yīng)用。

2301 巷設(shè)計(jì)長(zhǎng)度為1 400 m，巷道為矩形斷面，巷道掘進(jìn)煤層為3～5 號(hào)合并煤層，巷道采用綜合機(jī)械化回采工藝，巷道內(nèi)安裝了一部SSJ-800 型帶式輸送機(jī)進(jìn)行煤矸運(yùn)輸；巷道內(nèi)帶式輸送機(jī)采用雙電機(jī)驅(qū)動(dòng)，輸送機(jī)采用小絞車(chē)進(jìn)行張緊，截止目前巷道已掘進(jìn)400 m，巷道在前期掘進(jìn)過(guò)程中，受輸送機(jī)張緊力影響，輸送機(jī)頻繁出現(xiàn)打滑跑偏現(xiàn)象，造成輸送帶出現(xiàn)4 次斷帶事故。

2021 年8 月對(duì)2301 巷內(nèi)帶式輸送機(jī)安裝了一套電液推桿張緊裝置，截至2021 年12 月通過(guò)4 個(gè)月實(shí)際應(yīng)用效果來(lái)看，該裝置投入使用后能夠根據(jù)輸送帶運(yùn)輸物料質(zhì)量實(shí)時(shí)對(duì)輸送機(jī)張緊進(jìn)行調(diào)節(jié)，在此期間未發(fā)生一起輸送帶張緊不足，出現(xiàn)輸送帶跑偏打滑現(xiàn)象。

4 結(jié)語(yǔ)

帶式輸送機(jī)出現(xiàn)跑偏打滑是輸送機(jī)常見(jiàn)故障，必須從根本上消除打滑故障，只有這樣才能提高帶式輸送機(jī)運(yùn)輸效率，降低故障率；本文重點(diǎn)闡述了一種輸送帶張緊調(diào)節(jié)裝置，該裝置通過(guò)實(shí)際應(yīng)用來(lái)看，具有保護(hù)動(dòng)作靈敏、張緊調(diào)節(jié)精度高、實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)等優(yōu)點(diǎn)，滿足煤礦井下高效運(yùn)輸需求，取得顯著應(yīng)用成效。