井下氣動皮帶糾偏裝置設(shè)計

姜 波

（大同煤礦集團 小峪煤礦，山西 懷仁 038300）

0 引言

皮帶輸送機是煤礦井下主要的運輸設(shè)備，在煤礦運輸中起著至關(guān)重要的作用，只有皮帶平穩(wěn)運行，才能保證煤礦的安全生產(chǎn)。煤礦井下特殊的環(huán)境是導(dǎo)致皮帶輸送機事故多發(fā)的主要原因，對皮帶進行多重安全保護可有效地防止事故的發(fā)生，而對皮帶跑偏的治理可有效地提高其運行效率和減少安全事故。

1 皮帶跑偏原因及后果

皮帶跑偏是指在運輸過程中發(fā)生皮帶偏離輸送機中心線的現(xiàn)象，造成此現(xiàn)象的原因主要有：皮帶機架的安裝不規(guī)范、物料堆積不平衡，皮帶運行不合理等，但實質(zhì)是由于運行中受力不平衡導(dǎo)致皮帶發(fā)生偏移。皮帶跑偏危害性大：①會造成運輸物的翻轉(zhuǎn)，可能引發(fā)摩擦起火等事故，從而造成人員傷亡；②跑偏后皮帶磨損嚴(yán)重，皮帶強度降低，可能引發(fā)斷帶等重大事故；③會使物料灑落于設(shè)備上或者導(dǎo)致皮帶驅(qū)動受力不均勻，影響設(shè)備的使用壽命。在良好的環(huán)境下皮帶跑偏是治理的重點，而在井下惡劣的環(huán)境中它更是防止的重點。本文針對煤礦井下的運行環(huán)境對防止皮帶跑偏的方法進行探討并對糾偏裝置進行設(shè)計［1，2］。

2 常用糾偏裝置

為了防止皮帶跑偏引發(fā)事故，皮帶運輸機設(shè)計有糾正跑偏功能。目前，糾偏裝置主要有機械回轉(zhuǎn)式、液壓式和電動推桿式。常用的機械回轉(zhuǎn)式是當(dāng)皮帶跑偏時，回轉(zhuǎn)托輥架根據(jù)偏轉(zhuǎn)位置反向旋轉(zhuǎn)，將皮帶糾正。該裝置結(jié)構(gòu)簡單，但穩(wěn)定性較差。在使用中發(fā)現(xiàn)其糾偏效果不明顯，不能完全將皮帶糾正在合適的位置；當(dāng)皮帶跑偏嚴(yán)重時，由于糾偏效果差，反而導(dǎo)致皮帶運行不穩(wěn)定。而液壓、電控式則需要提供動力源或利用皮帶運行為動力，因此其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不利于井下復(fù)雜環(huán)境的使用，而電控式更需要額外增加機械電氣的防爆功能，極大地增加了設(shè)備的成本，即增加了煤礦生產(chǎn)成本；液壓無源式糾偏裝置利用運行中的皮帶作為動力源，簡化了機電結(jié)構(gòu)，在部分礦井中進行了配備，但設(shè)備造價相對較高［3］。

3 氣動糾偏裝置

目前國家要求煤礦建立壓風(fēng)自救系統(tǒng)，且規(guī)定在間隔不大于200m處應(yīng)安裝供氣閥門。本設(shè)計就是以壓風(fēng)系統(tǒng)的氣壓為動力，安裝本系統(tǒng)時只需在壓風(fēng)管100m處位置加裝供氣閥，壓風(fēng)管路與壓風(fēng)系統(tǒng)的供氣閥通過三通接通，既不影響壓風(fēng)系統(tǒng)的正常運行，又可以作為皮帶糾偏的動力源。當(dāng)皮帶發(fā)生跑偏時，氣閥開啟，驅(qū)動氣缸使皮帶位置回正。氣動糾偏裝置無動力輸入、無電氣控制，可實現(xiàn)自動糾偏，適用于井下復(fù)雜的環(huán)境，也不會引起瓦斯爆炸。

3．1 氣動糾偏裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計

氣動糾偏裝置的托輥架通過轉(zhuǎn)軸與皮帶架連接，氣缸推動轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)來進行糾偏。當(dāng)皮帶正常運行時，立輥與托輥架保持初始平衡位置，如圖1所示，此時皮帶處于中間位置，沒有碰觸立輥；當(dāng)皮帶發(fā)生跑偏時，如圖2所示，立輥被皮帶推動發(fā)生角度改變，立輥架隨著角度變化與換向閥發(fā)生位置的相對變化，從而啟動換向閥，使換向氣閥動作引發(fā)壓風(fēng)管路中的氣體進入氣缸導(dǎo)致氣缸活塞伸縮?；钊麠U的伸縮使回轉(zhuǎn)機架發(fā)生角度旋轉(zhuǎn)，使運行中的皮帶不斷回正?；剞D(zhuǎn)機架回轉(zhuǎn)的目的就是為了調(diào)整皮帶位置，直到皮帶糾正后，立輥又處于初始位置，換向閥同時也相應(yīng)處于中位（閉合），氣缸不動作，回轉(zhuǎn)機架結(jié)束旋轉(zhuǎn)。

本設(shè)計通過立輥的旋轉(zhuǎn)角度來判斷皮帶跑偏，同時也是通過立輥旋轉(zhuǎn)角度來開閉換向閥，從而調(diào)節(jié)氣缸活塞的位移量，使回轉(zhuǎn)托輥架旋轉(zhuǎn)，實現(xiàn)皮帶的糾偏。氣動糾偏機構(gòu)如圖3所示。

圖1 皮帶平穩(wěn)運行簡圖

圖2 皮帶跑偏簡圖

圖3 氣動糾偏機構(gòu)簡圖

3．2 糾偏裝置氣動系統(tǒng)設(shè)計

糾偏裝置氣動系統(tǒng)需要與立輥配合以實現(xiàn)皮帶的糾偏。井下壓風(fēng)系統(tǒng)氣壓為0．3MPa～0．8MPa，可以作為糾偏裝置的動力。部分礦井地質(zhì)和系統(tǒng)復(fù)雜，風(fēng)壓波動較大，需安裝增壓閥和穩(wěn)壓閥，以滿足整個糾偏裝置的運行要求。壓風(fēng)管路中的氣體主要不是來源于井下，而是來源于礦井地面，而地面環(huán)境也同樣煤塵較大，因此在壓風(fēng)管通入糾偏裝置時必須安裝空氣濾芯，且保證每3個月對濾芯進行檢查和更換，以延長裝置的使用壽命。此外，為防止井下意外事故的發(fā)生，必須安裝釋壓閥，將釋壓壓力調(diào)整為1MPa，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障或意外事件，壓力大于1MPa時，氣體從釋壓閥處排出，可實現(xiàn)降壓，釋壓閥氣體排氣口三通連接氣鈴，當(dāng)發(fā)生事故時，氣鈴可以起到提醒作用。當(dāng)釋壓閥發(fā)生壓力釋放動作后，進風(fēng)管路中失去壓力，從而使系統(tǒng)停止運行，防止事故的發(fā)生。當(dāng)皮帶糾正后，立輥恢復(fù)初始位置，立輥架使換向閥處于中位。此時，進氣管路側(cè)的氣缸腔內(nèi)壓力與風(fēng)管中壓力相同，而排氣管側(cè)的氣缸腔內(nèi)無壓力，必然導(dǎo)致?lián)Q向閥處于中位（關(guān)閉位置），活塞因兩腔壓力不同仍然發(fā)生伸縮，從而使糾正的皮帶再次跑偏。因此為了防止換向閥位于中位時，氣缸因兩腔氣壓差發(fā)生運動，安裝了止回閥。止回閥壓力設(shè)定應(yīng)根據(jù)氣缸參數(shù)和風(fēng)管壓力確定，以實現(xiàn)系統(tǒng)的平穩(wěn)可靠運行。氣動系統(tǒng)簡圖見圖4。

圖4 氣動系統(tǒng)簡圖

4 結(jié)論

本裝置利用井下壓風(fēng)系統(tǒng)為動力源，所以無需考慮防爆的要求。通過皮帶運行位置來判斷跑偏，通過風(fēng)壓對跑偏的皮帶進行自動糾偏，減少了運輸事故，設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單，適用于建立了壓風(fēng)系統(tǒng)且風(fēng)壓穩(wěn)定的礦井。

［1］ 李曉軍．淺談礦井皮帶運輸機的管理［J］．科學(xué)之友，2011（8）：109－110．

［2］ 王耀，仝榮山．皮帶運輸機膠帶跑偏的原因及控制方法［J］．山西能源與節(jié)能，2009（6）：24－25．

［3］ 王鳳文，宋連英，李素敏．帶式輸送機常見跑偏問題的分析與處理［J］．煤礦機械，2008（10）：177－178．