◎ 沈少南
(錦州港現(xiàn)代糧食物流有限公司,遼寧 錦州 121007)
氣墊皮帶機(jī)在我國已有近30年的使用歷史,尤其是近10年的發(fā)展十分迅速。氣墊皮帶機(jī)以其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和鮮明的特點(diǎn)在糧食、煤炭、冶金、化工、水泥、食品、機(jī)械、鋁業(yè)、港口和水電等行業(yè)中廣泛使用,其適用于容重為0.5~2.5 t/m3的各種粉狀、粒狀和小塊狀物料的輸送。在錦州港散糧項(xiàng)目中,選取27臺氣墊皮帶機(jī)主要從事長距離的物料輸送,單機(jī)最大輸送距離為370 m,傾角10.5°。
20世紀(jì)90年代開始,氣墊皮帶機(jī)在我國各行業(yè)得到廣泛應(yīng)用,尤其是在室外作業(yè)或運(yùn)輸容重較小的物料中應(yīng)用更為廣泛。氣墊皮帶機(jī)多在室外使用,且雨雪天也會正常使用,因此由于空氣潮濕等易造成氣墊皮帶機(jī)產(chǎn)生故障?;诖?,根據(jù)氣墊皮帶機(jī)的工作原理,結(jié)合實(shí)際應(yīng)用發(fā)生的問題,進(jìn)行相關(guān)方面的改造,較好地解決生產(chǎn)實(shí)際中出現(xiàn)的問題。
氣墊皮帶機(jī)是一種利用一層很薄的氣膜支承輸送帶及其上面物料的皮帶機(jī),其利用帶孔的氣室代替?zhèn)鹘y(tǒng)的DT75或DTⅡ型皮帶機(jī)的托輥,當(dāng)氣源向氣室內(nèi)提供具有一定壓力和流量的空氣時(shí),氣室內(nèi)的空氣經(jīng)氣室盤槽上的小孔逸出,在輸送帶和盤槽間形成一層具有一定壓力的氣膜,稱為氣墊,支承輸送帶及其上部物料。由于氣室的布置尺寸和孔徑經(jīng)過優(yōu)化組合設(shè)計(jì),因此在膠帶和盤槽間便形成一層穩(wěn)定的氣墊層,氣墊支承膠帶及其物料,并具有1倍多的氣墊剛度適應(yīng)所承受負(fù)荷的變化,變原托輥帶式輸送機(jī)的固體滾動摩擦為流體摩擦,顯著地減小摩擦阻力,同時(shí)克服原托輥帶式輸送機(jī)波浪式運(yùn)行的弱點(diǎn)。使氣墊皮帶機(jī)具有能耗低、運(yùn)行平穩(wěn)-安全可靠、輸送效率高、維修維修費(fèi)用低、可滿載啟動和溢于密封等特點(diǎn)。氣墊皮帶機(jī)布置結(jié)構(gòu)如圖1所示。
圖1 氣墊皮帶機(jī)結(jié)構(gòu)布置圖
氣墊皮帶機(jī)主要由輸送帶、驅(qū)動裝置、驅(qū)動滾筒、改向滾筒、氣室、風(fēng)機(jī)系統(tǒng)、槽形緩沖托輥、槽形托輥、平形下托輥、平形下調(diào)心托輥、清掃器、安全保護(hù)裝置、罩蓋、氣室支腿、頭部支架、尾部支架、過渡機(jī)架和張拉緊裝置等組成。
按照結(jié)構(gòu)不同,氣墊皮帶機(jī)可分為全氣墊皮帶機(jī)和半氣墊皮帶機(jī),全氣墊皮帶機(jī)是指皮帶機(jī)承載段和非承載段的皮帶均由氣室盤槽提供支撐;半氣墊皮帶機(jī)是指皮帶機(jī)承載段的皮帶均由氣室盤槽提供支撐,而非承載段的皮帶由托輥支撐。氣墊皮帶機(jī)的截面如圖2所示。
圖2 氣墊皮帶機(jī)截面圖
氣墊皮帶機(jī)雖然優(yōu)點(diǎn)很多,但經(jīng)過長時(shí)間的使用,也會有多種常見的故障發(fā)生。根據(jù)錦州港現(xiàn)代糧食物流有限公司氣墊皮帶機(jī)的使用情況,將氣墊皮帶機(jī)的故障分為皮帶跑偏、撒料、氣室壓力異常、失速和氣室磨損等,其中以皮帶跑偏和撒料最為常見,而氣室磨損是氣墊皮帶機(jī)最大的故障,將影響設(shè)備的正常使用,加劇設(shè)備的磨損程度,從而降低設(shè)備的使用壽命。
針對氣墊皮帶機(jī)的常見故障,從故障的現(xiàn)象和原理分析其產(chǎn)生的原因,從而有針對性地提出相應(yīng)的解決方法,力求原因分析準(zhǔn)確,解決方法簡單、易行、得當(dāng)。
氣墊皮帶機(jī)的皮帶跑偏,相對于傳統(tǒng)的DTⅡ或DT75型托輥皮帶機(jī)來說,有效的調(diào)整方法很少,且調(diào)整又都不大方便。經(jīng)過多年的設(shè)備管理經(jīng)驗(yàn),總結(jié)出以下解決方法。
(1)頭部和尾部各加一組微調(diào)裝置調(diào)整皮帶跑偏[1]。皮帶跑偏的原因之一是頭部驅(qū)動滾筒和尾部改向滾筒的軸線與皮帶的中心線不垂直,針對此現(xiàn)象,在氣墊皮帶機(jī)頭部驅(qū)動滾筒和尾部改向滾筒的兩端各加一組微調(diào)裝置,如圖3所示。皮帶跑偏后,調(diào)整微調(diào)裝置,保持兩個(gè)滾筒的軸線平行,且與皮帶中心線垂直,即可起到調(diào)整皮帶跑偏的作用。此裝置可調(diào)整頭部和尾部皮帶跑偏。
圖3 頭部加微調(diào)裝置示意圖
(2)改型頭部滾筒調(diào)整皮帶跑偏[1]。氣墊皮帶機(jī)皮帶跑偏的另一個(gè)原因是頭部滾筒加工精度不夠,且均為圓柱形結(jié)構(gòu)。滾筒通過輪轂和軸鍵(或脹套)連接后,均需二次裝夾加工,因此很難保證期精度的要求,造成滾筒為圓臺型。因此圓臺型的滾筒在驅(qū)動皮帶運(yùn)行時(shí),會很自然地到引著皮帶的跑偏。為解決該問題,可以將頭部驅(qū)動滾筒設(shè)計(jì)成腰鼓型,如圖4所示。由于腰鼓型的驅(qū)動滾筒的最大直徑點(diǎn)在滾筒的正中間,即在此點(diǎn)皮帶所受的張力最大,因此一旦出現(xiàn)皮帶跑偏的趨勢時(shí),此點(diǎn)所受的最大張力就會給皮帶一個(gè)朝著皮帶中心線方向的一個(gè)摩擦力,使之回歸中心,起到防止跑偏的作用。
圖4 頭部滾筒改型的結(jié)構(gòu)示意圖
(3)在非承載段設(shè)置帶自動調(diào)心功能的V字形托輥組[1]。若起點(diǎn)皮帶機(jī)為半氣墊結(jié)構(gòu),就可以利用非承載段的托輥支撐防止皮帶的跑偏,可在非承載段增加V字形托輥組,如圖5所示。一般每隔5組平托輥,配置一組V字形托輥組,該托輥具有一定槽角,一般為σ=5°~8°,使皮帶在非承載段運(yùn)行時(shí)保證半V字形,以增加皮帶的剛度。當(dāng)皮帶發(fā)生跑偏時(shí),皮帶就會相對于原有位置存在一個(gè)位移,增大皮帶的橫向阻力,從而增大皮帶的運(yùn)行阻力,為抵消此阻力,皮帶會自動恢復(fù)原狀,起到防止跑偏的作用。
圖5 V字形托輥組圖
(4)在張緊裝置處調(diào)整皮帶跑偏。由于氣墊皮帶機(jī)的皮帶在氣室盤槽上運(yùn)行,因此不能在氣室盤槽上調(diào)整皮帶的跑偏,針對此現(xiàn)象,采取在自動張緊裝置處調(diào)整。氣墊皮帶機(jī)的張緊裝置一般設(shè)置在距離頭部約10~30 m的非承載段上,采用三滾筒的張緊結(jié)構(gòu),如圖4所示。若皮帶在其中心線上跑偏,則可將圖4中的改向滾筒(圖6中的件1)兩端的軸承座前后調(diào)整一定的距離,使?jié)L筒的軸線和皮帶中心線不垂直;或采用加墊的方法將改向滾筒左右的高度調(diào)整到不一致,采用強(qiáng)制的方法迫使皮帶回到原位,保持在中間位置運(yùn)行。這種調(diào)整方法雖有效,但不推薦使用,因?yàn)檎{(diào)整完畢后的改向滾筒軸線和皮帶的中心線不垂直,有一定的角度,會造成皮帶和改向滾筒間存在相對滑動,產(chǎn)生摩擦,磨損皮帶,降低皮帶的使用壽命。此方法適用于承載段未跑偏,而非承載段跑偏的皮帶調(diào)整。
圖6 張緊裝置結(jié)構(gòu)示意圖
(5)皮帶接頭處跑偏的調(diào)整。若皮帶在接頭處發(fā)生跑偏,且始終向一個(gè)方向跑偏,當(dāng)接頭段過后,則恢復(fù)正常,說明皮帶接頭在硫化粘接的質(zhì)量不過關(guān),即接頭處的皮帶中心線和原皮帶的中心線不重合。發(fā)生此類故障,唯一的方法是打開接頭,重新硫化接頭,保證皮帶接頭處的中心線和原皮帶中心線重合。
(6)整條皮帶出現(xiàn)S形彎的解決方法。有時(shí)整條皮帶會出現(xiàn)S形彎,俗稱“豆角彎”,這是由于皮帶本身質(zhì)量存在問題,即皮帶本身的中心線不是一條直線,而是一條曲線,這種皮帶安裝在設(shè)備上,依靠設(shè)備本體調(diào)整沒有效果。解決此類問題的方法是盡可能地調(diào)整皮帶的跑偏,使皮帶在運(yùn)行時(shí)不致脫出頭部和尾部的滾筒邊緣即可,若無法調(diào)整,則要報(bào)廢皮帶,更換新皮帶。
(7)受料不均造成皮帶跑偏的解決方法。由于氣墊皮帶機(jī)受料段無法將物料集中分布在皮帶上,造成皮帶偏載,偏載的物料就會造成皮帶的跑偏。解決的方法是在氣墊皮帶機(jī)的受料段增加靴型料斗,保證物料的集中布置,起到防止皮帶跑偏的作用。
氣墊皮帶機(jī)經(jīng)過多年使用,也會出現(xiàn)撒料的故障。筆者經(jīng)過多年實(shí)踐跟蹤,總結(jié)出氣墊皮帶機(jī)撒料的幾種情況,并予以分析。
(1)皮帶跑偏造成撒料。當(dāng)皮帶發(fā)生跑偏時(shí),由于物料的重力作用,就會向氣室盤槽的最低點(diǎn)方向流動,此時(shí)氣墊皮帶機(jī)若是滿載,物料將會從皮帶跑偏的一側(cè)溢出,造成撒料。解決皮帶跑偏造成撒料的方法是控制皮帶的跑偏,可按照解決皮帶跑偏的方法解決。
(2)在凹弧段皮帶懸空時(shí)造成撒料[2]。氣墊皮帶機(jī)的凹弧段布置不可避免,尤其是在地形復(fù)雜的項(xiàng)目中。在凹弧段撒料的主要原因是皮帶在凹弧段會脫離氣室盤槽,俗稱“飄帶”,未形成足夠強(qiáng)度的氣膜,以致皮帶的槽角變小,甚至變成平皮帶,造成物料從此處灑落。形成“飄帶”的原因有以下兩種:①原始設(shè)計(jì)不合理,即地理環(huán)境造成氣墊皮帶機(jī)凹弧段的半徑小于合理的曲率半徑尺寸。②由于多年使用,皮帶出現(xiàn)磨損,重量減輕,而設(shè)定的風(fēng)壓不變,因此造成氣墊皮帶機(jī)在空載或流量較小時(shí)運(yùn)行時(shí),由于皮帶的張力作用,使皮帶在凹弧段出現(xiàn)“飄帶”,造成皮帶的邊緣和氣室發(fā)生接觸并磨損,久之損壞皮帶。解決“飄帶”的方法有兩種:①在原始設(shè)計(jì)上解決,即設(shè)計(jì)的氣墊皮帶機(jī)的曲率半徑一定不小于設(shè)計(jì)規(guī)范的要求,解決設(shè)計(jì)不合理的問題;②在氣墊皮帶機(jī)的凹弧段安裝自動壓帶裝置,該裝置可解決由于地形環(huán)境無法避免的曲率半徑小而造成的“飄帶”,其主要目的是下壓皮帶,使之不能上浮,保證氣膜的厚度和剛度,形成完美的槽型結(jié)構(gòu)。傳統(tǒng)的壓帶裝置是在皮帶上加設(shè)兩個(gè)壓帶輪,但勢必會影響前進(jìn)的物料,造成物料被阻擋后向兩側(cè)分行,反而加劇物料灑漏。而新型的自動壓帶裝置是在皮帶中間設(shè)置自動壓帶輪,當(dāng)壓帶輪后方有物料前行時(shí),壓帶裝置的檢測裝置檢測到物流信號,運(yùn)行機(jī)構(gòu)會自動抬起壓帶輪,不影響物料的通行。當(dāng)皮帶機(jī)受料結(jié)束,后方?jīng)]有物料時(shí),壓帶輪向下動作,壓住皮帶,使皮帶形成完美的槽型結(jié)構(gòu),氣室形成完好的氣膜,阻止皮帶的“飄帶”,杜絕撒料。
(3)在轉(zhuǎn)接點(diǎn)處撒料。皮帶機(jī)的轉(zhuǎn)接點(diǎn)是自動輸送系統(tǒng)最復(fù)雜的位置。在氣墊皮帶機(jī)的轉(zhuǎn)接點(diǎn)處,由于落料對皮帶不正,不能居中,或者前后2條輸送帶在垂直接續(xù)的情況下,前面輸送帶上的物料以拋物線拋下,形成布料不均,都可能導(dǎo)致物料偏心堆積,造成撒料。為避免皮帶機(jī)在加載物料時(shí)發(fā)生偏心堆積,可在加料點(diǎn)膠帶的兩側(cè)加裝靴型料斗和加長導(dǎo)料板,并經(jīng)常檢查調(diào)整導(dǎo)料板,使布料對中。同時(shí)也可減小大塊物料對輸送帶的直接沖擊。
氣墊皮帶機(jī)在作業(yè)中出現(xiàn)壓力異常的原因有以下幾種:①氣墊皮帶機(jī)的氣室一般是由拉鉚釘鏈接,鉚釘經(jīng)長期使用易老化脫落,造成氣室破損,使氣室壓力降低,輸送帶與滑槽間無法形成足夠的氣膜,摩擦阻力增大,輸送帶電流增大。如果不及時(shí)修復(fù),破損面在氣壓的作用下不斷擴(kuò)大,跑氣量增大。當(dāng)氣室壓力低于設(shè)定的最低壓力時(shí),引起壓力報(bào)警。②壓力開關(guān)處軟管脫落或軟管被粉塵堵塞。③風(fēng)機(jī)裝置出現(xiàn)故障(如電機(jī)和風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)異常,三角皮帶松動、短缺等),無法供給足夠壓力和足夠風(fēng)量的氣體。④為防止把飛鳥及雜物吸人風(fēng)機(jī),通常在風(fēng)機(jī)進(jìn)風(fēng)口處安裝網(wǎng)格。冬季網(wǎng)格上容易結(jié)霜,從而減少進(jìn)風(fēng)量。⑤壓力開關(guān)及繼電器的故障。
氣室壓力異常的解決方法如下:①為防止氣室破損,應(yīng)增加鉚釘?shù)膹?qiáng)度,一旦用壓力表檢查出氣室破損的地方,要使用不銹鋼鉚釘代替鋁鉚釘。②當(dāng)氣室壓力出現(xiàn)異常時(shí),應(yīng)首先檢查壓力開關(guān)處軟管是否脫落或堵塞;其次應(yīng)查看風(fēng)機(jī)裝置是否工作正常,風(fēng)機(jī)進(jìn)風(fēng)口是否通暢;當(dāng)兩者都正常時(shí),再檢查壓力開關(guān)和繼電器是否處于正常工作狀態(tài),以避免其誤動作。主要保證上述位置均正常,即可保證氣室壓力正常。
氣墊皮帶機(jī)的失速開關(guān)一般安裝在尾部改向滾筒上,皮帶機(jī)的失速依靠失速開關(guān)檢測。氣墊皮帶機(jī)產(chǎn)生失速故障的原因有以下幾種:①如果感應(yīng)開關(guān)的螺栓距離較遠(yuǎn)或螺栓處被粉塵、油污等覆蓋,會使失速開關(guān)無法正常計(jì)數(shù),造成失速故障。②由于驅(qū)動滾筒外表面包膠層的摩擦,造成橡膠包層的花紋磨損,摩擦系數(shù)減少,導(dǎo)致摩擦力減小,皮帶與驅(qū)動滾筒間的摩擦力不夠。③張緊裝置配重不夠,導(dǎo)致皮帶張緊力不夠,形成摩擦力減小,造成失速。④液力耦合器缺油,導(dǎo)致傳遞扭矩變小,使驅(qū)動滾筒轉(zhuǎn)速下降,造成失速。
解決皮帶失速故障的方法如下:①定期維護(hù)和調(diào)整失速開關(guān);清理感應(yīng)螺栓表面的粉塵和油污;及時(shí)調(diào)整探頭的位置,使其和感應(yīng)螺栓的距離適中;經(jīng)常檢查探頭和繼電器的工作狀態(tài),保證其工作的可靠性。②定期檢查驅(qū)動滾筒的包膠磨損情況,一旦發(fā)現(xiàn)磨損嚴(yán)重,立即更換,并應(yīng)適當(dāng)增加配重的重量以提高皮帶的牽引力。③為補(bǔ)償皮帶和驅(qū)動滾筒之間張緊力不足導(dǎo)致的失速,可通過提高驅(qū)動裝置的牽引力解決,但該方法對皮帶的強(qiáng)度要求需要提高,因此一般采取增設(shè)改向滾筒增加驅(qū)動滾筒和皮帶機(jī)的包角解決。④及時(shí)檢測驅(qū)動滾筒轉(zhuǎn)速及液力耦合器的油量,及時(shí)補(bǔ)油,防止傳遞扭矩減小。
氣墊皮帶機(jī)的氣室是支撐皮帶的部件。在工作時(shí),依靠氣室噴出的高壓空氣形成氣膜,浮起皮帶運(yùn)行,使皮帶和氣室不接觸,達(dá)到減少摩擦的目的。在氣墊皮帶機(jī)的使用中,往往會由于皮帶的跑偏或布料不集中,造成氣室氣膜的損壞;或由于氣室盤槽制造安裝的平面度不夠,造成在整條氣墊皮帶機(jī)上,有局部區(qū)域的皮帶和氣室發(fā)生接觸,由于皮帶的運(yùn)行,造成氣室盤槽被磨損。久之會磨損氣室盤槽,造成氣室的鋼板被磨穿成洞,從而會使氣流損失,加劇氣膜的損壞,造成更大的磨損,此類磨損大多發(fā)生在氣墊皮帶機(jī)的進(jìn)料段上。對于氣室的磨損,往往采取補(bǔ)焊的方法進(jìn)行修理,因?yàn)闅馐沂菤鈮|皮帶機(jī)的核心部件,占整臺設(shè)備造價(jià)的30%左右。除非此設(shè)備已到報(bào)廢時(shí)間,才會更換氣室,否則一般情況均僅采取臨時(shí)補(bǔ)救措施。
具體解決方法如下:將鋼板襯墊到氣室內(nèi)部,焊接鋼板和原氣室盤槽,焊接完畢用角磨機(jī)去除高于氣室盤槽的部分,然后,用鐵膩?zhàn)庸纹叫卵a(bǔ)的部分,使其與氣室盤槽平直。待干燥后,即可投入使用。若被磨損的氣室處存在氣孔,則要求新補(bǔ)的鋼板同樣配置由相同規(guī)格的氣孔,焊接后,達(dá)到原有氣室的要求,保證形成完整的氣膜,浮起皮帶運(yùn)行。
氣墊皮帶機(jī)在投入使用的初期故障很少,只需正常維護(hù)保養(yǎng)即可維持運(yùn)轉(zhuǎn)作業(yè),但在使用6~8 a時(shí),一些故障會慢慢出現(xiàn)。針對氣墊皮帶機(jī)出現(xiàn)的常見故障,只要按照故障產(chǎn)生的原因,對癥下藥,即可避免設(shè)備故障產(chǎn)生的損失,為生產(chǎn)的連續(xù)性提供可靠的保障。氣墊皮帶機(jī)的故障雖種類復(fù)雜,但只要掌握其要領(lǐng),不難克服。因此要詳細(xì)觀察設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài),掌握其運(yùn)行規(guī)律,及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障,正確處理,可延長設(shè)備的使用壽命。
參考文獻(xiàn):
[1]沈少南.氣墊皮帶機(jī)皮帶跑偏問題初探[J].遼寧工學(xué)院學(xué)報(bào),1999(3):42-43
[2]文 紅,杜 明,張 雷.淺談氣墊式爬坡皮帶機(jī)物料灑漏原因及維修方案[J].糧食流通技術(shù),2014(1):19-23,37.
[3]劉祥坤,朱紀(jì)偉.氣墊帶式輸送機(jī)常見故障分析及解決方法[J].港口裝卸,2004(5):11-12.