氣墊皮帶機(jī)常見故障分析及解決方法

◎ 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。

1 氣墊皮帶機(jī)的工作原理及特點(diǎn)

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

2 氣墊皮帶機(jī)的結(jié)構(gòu)組成

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

3 氣墊皮帶機(jī)常見故障的分類

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。

4 氣墊皮帶機(jī)常見故障的原因分析及解決方法

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)。

4.1 皮帶跑偏的分析及解決方法

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。

4.2 起點(diǎn)皮帶機(jī)運(yùn)行時(shí)撒料的分析及解決方法

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。

4.3 氣墊皮帶機(jī)的氣室壓力異常故障的原因分析及解決方法

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。

4.4 氣墊皮帶機(jī)皮帶失速的原因分析及解決方法[3]

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。

4.5 氣室磨損的原因分析及解決方法

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。

5 結(jié)語

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)：

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