簡論如何選用帶式輸送機托輥及運轉(zhuǎn)時注意事項

馬偉偉

（山西煤炭運銷集團大同有限公司，山西 大同037003）

帶式輸送機已成為煤礦生產(chǎn)中的一種主要運輸設(shè)備，是具有大運量、適用于長距離運輸?shù)匿摾K芯膠帶機在井下得到普遍的推廣和使用。因此，在實際使用中，合理地設(shè)計選型，正的使用維護，使其能夠經(jīng)濟合理、安全可靠地運行就顯得尤確為重要。在對煤礦井下多部膠帶機運行狀況的調(diào)查中，發(fā)現(xiàn)個別膠帶機在設(shè)計計算和使用維護時，由于對托輥的選用、托輥運行阻力系數(shù)的取值、托輥的安裝調(diào)整與維護考慮不足，導(dǎo)致整機不能正常運行，并造成了很大的經(jīng)濟損失。下面通過實例分析一下這幾個方面對整機設(shè)計與運轉(zhuǎn)的影響，并提出一些建議。

1 托輥的選用

1.1 實例分析

我市某礦主斜井使用了1部鋼繩芯膠帶輸送機，運輸能力Q=1300t/h，帶速V=3.15m/s，帶寬B=1400mm，托輥直徑Φ=133mm，運輸距離L=1441m，鋪設(shè)傾角14°。該機運行一段時間后，托輥損壞比較嚴重。后將直徑φ133mm的托輥換成直徑Φ159mm的托輥，運行情況良好，但改造費用花了近30萬元。

目前，設(shè)計鋼繩芯膠帶機多是根據(jù)《運輸機械手冊》（1983年版），以帶寬為依據(jù)選擇托輥，見表1。然而從表1中不能直接看到托輥直徑與帶速的關(guān)系，而且一種帶寬只有一種直徑的托輥。

表1 帶寬與托輥直徑關(guān)系

我國以前設(shè)計的帶速偏低（1.8m/s～2.5m/s），目前帶速已提高到3m/s～4m/s，甚至更高，這樣一來，完全按手冊（見表1）選擇托輥不完全合理。原因是根據(jù)帶寬從表1中確定出唯一的托輥直徑后，由于帶速選擇的不同，托輥的轉(zhuǎn)速也不同，帶速愈大，托輥轉(zhuǎn)速越高?？梢?，對于同一輥徑，由于帶速不同，托輥的轉(zhuǎn)速差異較大，而托輥的轉(zhuǎn)速對其壽命有直接影響。其一是輥體材料不可避免地存在著壁厚不均等不平衡因素，托輥高速旋轉(zhuǎn)的較大的不平衡力使軸承壽命大幅度縮短而導(dǎo)致托輥損壞。其二是加工精度的原因，托輥存在一定橢圓度和偏心距，于是托輥在旋轉(zhuǎn)過程中導(dǎo)致了膠帶產(chǎn)生垂直于運動方向的上下振動，轉(zhuǎn)速愈大，膠帶振動愈大，對托輥的沖擊力也越大，從而加劇了軸承的損壞?？梢姡瑤僖彩怯绊戄亸竭x擇的一個主要因素。為此，我國托輥直徑系列有待改進。

1.2 選擇方法

為了避免因托輥轉(zhuǎn)速過高引起過大的振動，應(yīng)該限制托輥的最高轉(zhuǎn)速。參考國外有關(guān)對托輥轉(zhuǎn)速限定的文獻，再結(jié)合國內(nèi)目前的加工水平以及現(xiàn)場使用情況，建議轉(zhuǎn)速不超過450r/min（待加工水平提高后再增大轉(zhuǎn)速限定值）。在此基礎(chǔ)上帶速與所對應(yīng)的托輥最大直徑如表2所示。

表2 帶速與托輥最小直徑關(guān)系

同時建議生產(chǎn)設(shè)計單位在不增加軸和軸承規(guī)格的情況下，制造和編制出對于同一帶寬，適用于不同帶速的相應(yīng)直徑的托輥系列，以供選擇。

2 托輥運行阻力系數(shù)的取值

2.1 實例分析

我市某礦大巷使用了1部鋼繩芯膠帶機，帶寬B=1200mm，帶速V=2.5m/s，水平運輸距離L=2250m。傳動方式為頭部雙滾筒4臺電機驅(qū)動（N1:N2=2:2）。該機施工安裝完畢后，滿煤試車起動不了，原因是電動機功率不足。后來重新計算并進行了改造，將4臺200kW電動機換成了4臺250kW的電動機，減速器、液力耦合器等部件也相應(yīng)地進行了更換，損失巨大。那么，造成電機機功率不足的原因是托輥運行阻力系數(shù)取值偏小。

原設(shè)計計算時，依據(jù)具體環(huán)境，按《手冊》取定ω=ω’=0.03（ω、ω′為上下托輥運行阻力系數(shù)）。計算結(jié)果見表3。由于該機承載段槽形托輥全部前傾，回程托輥中每隔3組平行托輥放置1組V型托輥并前傾，尤其是目前國內(nèi)托輥制造質(zhì)量不過關(guān)，使托輥的實際運行阻力系數(shù)增大。因此，原設(shè)計中ω、ω′取值偏小。

表3 原設(shè)計計算結(jié)果

根據(jù)實際情況，應(yīng)取ω=ω’=0.035，則有：

上分支運行阻力

式中：q、q0、q′——分別是煤、膠帶、上托輥線密度，kg/m；

L——膠帶機水平投影長度，m。

下分支運行阻力

式中：q″——下托輥線密度，kg/m。

物料提升阻力

式中：H——物料提升高度，m。

附加阻力F′：

由于附加阻力的計算與ω、ω’無關(guān)，故仍取原設(shè)計中的計算值F′=11160N。

運行總阻力：

電機軸功率：

式中：K1——電動機功率系數(shù)；

V——帶速，m/s。

將上述計算結(jié)果列入表4。比較表3和表4可知，當ω、ω′增加為0.035時，使運行阻力增加24722N，所需電動機軸功率增加102kW，所配電機功率增加200kW。

2.2 系數(shù)的合理取值

通過上述分析，可以看到托輥運行阻力系數(shù)對整機參數(shù)（運行阻力、功率等）的影響很大。系數(shù)取值的微小差異，將導(dǎo)致設(shè)計結(jié)果相差甚遠。過于偏小，可能導(dǎo)致膠帶機不能正常運轉(zhuǎn)，甚至損壞；過于偏大，會造成浪費，不經(jīng)濟。為此，建議綜合考慮托輥的布置狀況、實際運行環(huán)境、托輥的實際運行阻力系數(shù)等因素合理取值。結(jié)合現(xiàn)場實際使用運行狀況和有關(guān)設(shè)計單位的設(shè)計經(jīng)驗，建議煤礦使用的膠帶機按表5取值。

表4 新設(shè)計計算結(jié)果

表5 托輥運行阻力系數(shù)

3 托輥安裝調(diào)整

在帶式輸送機的整機安裝中，應(yīng)保持機架中心線良好的直線性和與頭尾架中心線的良好對中，以使輸送帶穩(wěn)定無偏運行，但是由于托輥所具有的調(diào)偏性能，使一些用戶過分依賴其調(diào)整輸送帶的跑偏，在實際使用中造成輸送帶在托輥上時左時右，作蛇形運行，極大地加劇托輥和輸送帶的磨損。所以，在輸送機安裝時應(yīng)特別注意機架中心線的直線度和對中性，保持托輥軸線對機架中心線的垂直度，在必須調(diào)偏時應(yīng)只做少量的調(diào)整，絕對避免由于幾組托輥調(diào)整過量而用另外幾組托輥調(diào)回的現(xiàn)象。

4 托輥粘結(jié)煤泥的危害

我市某礦井下使用1部鋼繩芯膠帶機，運輸距離為2100m。井下環(huán)境很惡劣，有積水，原煤水分大、煤泥多，煤塵大，空氣潮濕，造成托輥粘結(jié)大量煤泥和煤塵，厚度為2mm～3mm（干結(jié)后較堅硬），致使托輥直徑增加4mm～6mm，導(dǎo)致機架基礎(chǔ)下沉2mm～10mm，托輥輥體嚴重銹蝕，甚至塌陷，軸承損壞嚴重。

現(xiàn)場觀察輥體表面所粘煤泥厚度不均或有不同程度的脫落，使輥體外輪廓形成一定的橢圓度，導(dǎo)致輥體本身存在一個偏心距，于是托輥在旋轉(zhuǎn)過程中導(dǎo)致了膠帶產(chǎn)生較大的沖擊力，而且這種沖擊力是周期變化的，從而加劇了托輥的軸承損壞，并且周期變化的沖擊力經(jīng)架體又傳遞到基礎(chǔ)上，導(dǎo)致基礎(chǔ)下沉。因此，保持托輥的清潔，是使帶式輸送機安全、正常運轉(zhuǎn)的保證。根據(jù)實際情況，采用人工剝落、高壓水沖洗的方法均不妥，建議在每一個托輥下方的機架上分別裝設(shè)簡單有效的清掃裝置。

綜上所述，托輥的選擇，系數(shù)的取值，托輥的安裝調(diào)整與維護直接影響著整機的運行狀況和經(jīng)濟指標，在整機設(shè)計和使用中占有舉足輕重的地位，必須引起足夠的重視。

［1］孫可文.帶式輸送機傳動理論與設(shè)計計算[M].北京：煤炭工業(yè)出版社，1991.

［2］梁庚煌.運輸機械手冊[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1983.