輸煤皮帶機(jī)皮帶撕裂檢測裝置的設(shè)計研究

呂建軍

（西山煤電西曲礦運輸區(qū)運輸一隊，山西　古交　030200）

引言

輸煤皮帶機(jī)是煤礦企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營中最重要的機(jī)械設(shè)備，皮帶發(fā)生撕裂故障也是皮帶機(jī)乃至煤礦企業(yè)最常見的安全故障。皮帶機(jī)的正常運行關(guān)系到煤礦開采的順利進(jìn)行，同時也關(guān)系到煤礦企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。在整個煤礦運輸環(huán)節(jié)過程中，諸多的機(jī)械運行設(shè)備中皮帶是其最薄弱的地方，但是其皮帶的成本點占運輸成本機(jī)器的45%左右。因此設(shè)計一款皮帶撕裂檢測裝置是非常有意義的。

1　皮帶常見撕裂原因和現(xiàn)象分析

1.1　皮帶跑偏撕裂和抽芯撕裂

皮帶在運行途中，因受力不均導(dǎo)致與設(shè)備發(fā)生相應(yīng)的摩擦，造成皮帶撕裂，這就是因皮帶跑偏造成的撕裂現(xiàn)象。另外皮帶在受到激烈的沖擊力作用時，會造成皮帶中的鋼絲斷裂，這就是抽芯撕裂現(xiàn)象[1]。

1.2　物料卡壓堵塞撕裂與異物劃傷撕裂

溜槽下部區(qū)域由于溜槽前沿和皮帶間的距離有限，當(dāng)大塊物料下落時容易將皮帶砸破從而導(dǎo)致撕裂[2]。另外當(dāng)運輸?shù)奈锪现杏屑怃J利器時，在接觸皮帶時由于慣性作用，利器下部可以直接穿透皮帶卡在托輥上，在運動過程中造成皮帶撕裂。

從以上皮帶常見撕裂原因和現(xiàn)象來看，設(shè)計一款皮帶撕裂檢測裝置是非常有必要的。當(dāng)前市場上存在的防撕裂裝置維護(hù)過程復(fù)雜、造價高，因而沒有得到廣泛應(yīng)用，設(shè)計一款新型的撕裂檢測裝置是非常符合當(dāng)前市場行為的[3]。

2　新型鋼絲攔索式撕裂檢測裝置結(jié)構(gòu)

為保障公司煤礦運輸工作的正常進(jìn)行，特同相關(guān)技術(shù)人員一起設(shè)計了這款鋼絲攔索式的皮帶撕裂檢測裝置。通過對上述皮帶常見的撕裂原因和現(xiàn)象進(jìn)行分析，可以看到使用鋼絲攔索式的皮帶撕裂檢測裝置更為合適，其結(jié)構(gòu)簡單、靈敏度好。針對市場上這類檢測裝置的不足，設(shè)計了這款新型鋼絲式撕裂檢測裝置，具體結(jié)構(gòu)簡圖如圖1所示[4]。

圖1　新型的鋼絲式撕裂檢測裝置構(gòu)成

從圖1中可以看到該裝置中是對鋼效與滑輪進(jìn)行合理的組合而形成的。鋼效的位置處于皮帶的下方，其整體橫跨整個皮帶的底部。結(jié)構(gòu)中鋼絲一端固定在皮帶側(cè)的豎垂直鋼上，經(jīng)鋼絲改向支架頂端上帶四槽的尼龍小輪，此時的鋼絲就表現(xiàn)出梯形布置。皮帶在工作過程中因表面張力的影響其截面呈現(xiàn)梯形槽面，槽的兩個底角為圓弧角，一般讓支架頂端的尼龍小輪在這個圓弧角處，從圖1中A放大圖可以看出。其目的是為了保證尼龍小輪的上邊緣到皮帶底部的距離和鋼絲到皮帶底部的距離相等[5]。

該新型鋼絲式撕裂檢測裝置加工成型后，在皮帶機(jī)上經(jīng)過了多次的現(xiàn)場試驗，一般來講其鋼絲與皮帶底部的距離為3 cm最為合適。鋼絲的另一端經(jīng)過鼓形尼龍輪連接了配重，正對配重安裝一枚電感型接近開關(guān)，進(jìn)一步把信號傳遞到控制系統(tǒng)PLC中。我們來看其鋼絲改向支架結(jié)構(gòu)（如下頁圖2所示），在其底部有一個旋轉(zhuǎn)軸，不僅起到支撐作用，還能保障其與底座保持垂直狀態(tài)。另外對于支架的高度和底座位置都可以通過旋轉(zhuǎn)進(jìn)行合理的調(diào)節(jié)，用以來適應(yīng)皮帶寬度與其傾角的不同。

3　該裝置安裝與保護(hù)的原理

圖2　鋼絲改向支架俯視圖

該裝置的安裝位置在距離落料點8m的托輥架之間，當(dāng)皮帶發(fā)生撕裂破損，因破壞出現(xiàn)的相關(guān)斷頭會對裝置內(nèi)的鋼絲形成一種撞擊過程，從而使裝置可以進(jìn)行相應(yīng)的檢測，保障皮帶能及時停轉(zhuǎn)。裝置產(chǎn)生信號后，盡管發(fā)生脫離，但由于慣性因素皮帶仍在膠進(jìn)，配重被持續(xù)拉到槽鋼頂端的鼓形尼龍輪處，無法通過尼龍輪與槽鋼的間隙，此時鋼絲與配重間的銅制小鉤由于質(zhì)地較軟將發(fā)生形變，配重脫離鋼絲落于地面。此設(shè)計可以保障皮帶免受二次破壞[6]。

4　該檢測裝置的特點

1）該檢測裝置在結(jié)構(gòu)上相對簡單，制作成本也非常低，對其安裝過程也非常便利。從圖1可以看出，主要是由底部槽鋼橫梁、鋼絲固定端立柱、鼓形尼龍輪槽鋼和鋼絲改向支架四部分組成。這四部分的連接彼此之間還可以進(jìn)行調(diào)節(jié)，能適用各種不同皮帶運輸機(jī)的保護(hù)。4部分連接處均設(shè)計成可調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)，對于寬度相同、槽傾角相同的皮帶都可通用。

2）采用配重張緊的鋼絲設(shè)計可以提高裝置的靈敏度。尼龍輪和小銹鋼輪軸旋轉(zhuǎn)靈活，可以避免出現(xiàn)設(shè)備銹壞等情況。

3）鋼絲改向支架的設(shè)計保證了鋼絲攔索近似于皮帶承載的底部輪廓，保證了各監(jiān)測點到皮帶底部的距離相同。由于支架可以向前倒伏，即使皮帶撕裂處撞擊到支架上也可以使鋼絲拉動配重運動，這樣整條鋼攔纜索上沒有檢測的漏點[7]。

4）鋼絲與配重間的銅質(zhì)小鉤，既保證了故障信號的產(chǎn)生與傳輸，又保障了皮帶免受二次損害。

5　結(jié)論

該新型鋼絲攔索式撕裂檢測裝置于2015年在某煤礦開采現(xiàn)場進(jìn)行了多次實驗，實驗結(jié)果表明皮帶正常作業(yè)時，裝置工作穩(wěn)定，誤動作較少，期間曾多次檢測出皮帶機(jī)撕裂故障，有效保證了設(shè)備安全，避免了因撕裂故障擴(kuò)大而導(dǎo)致的直接和間接經(jīng)濟(jì)損失。目前，該裝置已在神華集團(tuán)各條皮帶線上廣泛應(yīng)用。該檢測裝置盡管有諸多優(yōu)點，起到檢測保障作用，但在應(yīng)用中還有些不足，需要后期技術(shù)人員根據(jù)工況進(jìn)行相應(yīng)的改進(jìn)。整體來講，該新型鋼絲攔索式撕裂檢測裝置的設(shè)計較為成功，可以彌補(bǔ)皮帶機(jī)皮帶安全保護(hù)的漏洞，改善了設(shè)備的運行狀況，降低了維修成本，具有良好的市場經(jīng)濟(jì)價值，可以在其他煤礦進(jìn)行推廣。

[1]趙炎，許寧，左來寶.港口皮帶機(jī)輸送帶撕裂產(chǎn)生的原因分析及預(yù)防[J].港口裝卸，2015（2）：19-21.

[2]李卓健.輸煤皮帶機(jī)皮帶撕裂檢測裝置的設(shè)計[J].科技傳播，2014，6（13）：96；106.

[3]劉曉光.皮帶機(jī)回程保護(hù)裝置的設(shè)計與應(yīng)用[J].硅谷，2014，7（10）：17-19.

[4]趙志斌，陳洪良，房勇.輸煤皮帶撕裂檢測裝置的研制與應(yīng)用[J].東北電力技術(shù)，2011，32（10）：50-52.

[5]周德維.一種防止運輸皮帶縱向撕裂檢測方法[J].港口科技，2011（4）：27-30.

[6]顧凱，陳偉，汪大春.輸煤皮帶機(jī)皮帶撕裂檢測裝置的設(shè)計[J].設(shè)備管理與維修，2010（5）：34-37.

[7]張國旭.港口皮帶機(jī)系統(tǒng)防撕裂裝置的綜合應(yīng)用[J].科技信息，2009（23）：483-484.