井下帶式輸送機(jī)糾偏裝置的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

倪 帥

（陽泉煤業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司一礦， 山西 陽泉 045000）

引言

井下帶式輸送機(jī)作為煤炭、礦石開采過程中極其重要的運(yùn)輸裝置，不僅輸送能力大、運(yùn)輸距離遠(yuǎn)、工作平穩(wěn)可靠、運(yùn)輸效率高，而且結(jié)構(gòu)組成簡單、電能消耗低、安裝調(diào)試方便和日常維護(hù)維修、應(yīng)用環(huán)境要求較低等，近年來在礦山開采領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用[1-4]。陽煤一礦井下北翼主皮帶承擔(dān)著礦井內(nèi)一半以上的運(yùn)輸任務(wù)，輸送機(jī)能否穩(wěn)定運(yùn)行直接關(guān)系著整個(gè)礦山的經(jīng)濟(jì)效益，備受各級領(lǐng)導(dǎo)的關(guān)注。但是該帶式輸送機(jī)在運(yùn)行過程中受到井下地壓差異、粉塵、腐蝕等惡劣環(huán)境的影響，經(jīng)常出現(xiàn)輸送帶跑偏的問題，導(dǎo)致輸送帶磨損，并且跑偏問題越嚴(yán)重，磨損越劇烈，同時(shí)也會引發(fā)輸送機(jī)側(cè)輥和托輥的磨損、礦石的散落、輸送帶破裂等問題[5-6]。為了保證井下帶式輸送帶能夠連續(xù)可靠運(yùn)行，避免生產(chǎn)過程中出現(xiàn)跑偏問題，設(shè)計(jì)可靠的輸送帶糾正裝置具有重要的意義。

1 井下帶式輸送機(jī)的組成及跑偏原因

井下帶式輸送機(jī)的組成部件包括輸送帶、驅(qū)動(dòng)裝置、制動(dòng)裝置等，其中輸送帶不僅需要承受礦石的重量或沖擊，而且還為礦石的連續(xù)輸送提供牽引力，可謂是整個(gè)輸送機(jī)能否正常穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵部件。跑偏問題的原因極其復(fù)雜，涉及的影響因素較多，追究其根本原因都是輸送帶運(yùn)行過程中承受了不均勻載荷。井下帶式輸送機(jī)輸送帶承受不均勻載荷的原因如下：輸送帶質(zhì)量存在問題，其中接頭不正會導(dǎo)致輸送帶在連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)過程中出現(xiàn)跑偏問題，表現(xiàn)在以下兩個(gè)方面：第一是輸送帶制造過程中內(nèi)部各個(gè)抗拉體之間的預(yù)應(yīng)力不一致，導(dǎo)致輸送帶本身扭曲不直或者應(yīng)力不均等，連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)過程中就會出現(xiàn)橫向力作用，第二是輸送帶接頭與整個(gè)輸送機(jī)的運(yùn)動(dòng)方向中線未垂直，也會導(dǎo)致輸送帶的跑偏；輸送機(jī)機(jī)架安裝質(zhì)量存在水平方向偏差，導(dǎo)致滾筒、托輥中心線與輸送帶中心線錯(cuò)位，出現(xiàn)輸送帶跑偏問題，機(jī)架豎直方向偏差也會導(dǎo)致輸送帶跑偏問題；傳動(dòng)滾筒加工質(zhì)量存在偏差也會出現(xiàn)輸送帶跑偏問題；井下帶式輸送機(jī)運(yùn)行過程中的偏載也是出現(xiàn)跑偏問題的主要原因。

2 常規(guī)跑偏問題的處理措施

輸送帶跑偏問題預(yù)防措施主要涉及兩種，一是主動(dòng)防跑偏，即嚴(yán)格執(zhí)行設(shè)備說明要求進(jìn)行集成調(diào)試和維護(hù)保養(yǎng)，使輸送帶工作中保持在可控的范圍；二是被動(dòng)防范，采用防跑偏裝置對輸送帶進(jìn)行約束控制。目前輸送帶跑偏問題的糾正大多采用調(diào)心托輥，其實(shí)現(xiàn)糾偏的機(jī)理主要依靠輸送帶跑偏對側(cè)輥產(chǎn)生較大的摩擦力，帶動(dòng)調(diào)心輥?zhàn)訚L動(dòng)，為輸送帶提供糾偏所需的反向力，推動(dòng)輸送帶復(fù)位，沿縱向中心線繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。該方法對于輸送帶能夠起到糾偏效果，但是穩(wěn)定性較差，無形中也增加了輸送帶的運(yùn)行阻力，增加了輸送機(jī)的能源消耗。調(diào)心托輥糾偏裝置如圖1所示。

圖1 調(diào)心托輥糾偏裝置

3 新型糾偏裝置關(guān)鍵部件的設(shè)計(jì)

3.1 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和動(dòng)作原理

新型糾偏裝置的結(jié)構(gòu)組成包括檢驅(qū)輪組件、復(fù)合油泵、調(diào)心托輥、集成梁和液壓缸等，具體結(jié)構(gòu)的裝配關(guān)系見下頁圖2。其中檢驅(qū)輪是在輸送帶出現(xiàn)跑偏時(shí)，由輸送帶邊緣帶動(dòng)其旋轉(zhuǎn)為復(fù)合油泵提供動(dòng)力；復(fù)合油泵產(chǎn)生高壓油推動(dòng)液壓缸運(yùn)行；調(diào)心托輥固定在調(diào)心托輥架上，調(diào)心托輥架與機(jī)架之間可以轉(zhuǎn)動(dòng)；集成梁主要支撐上述各個(gè)組件，保證各就其位，正常運(yùn)行，互不干涉；液壓缸的作用主要是為調(diào)心托輥架的旋轉(zhuǎn)提供動(dòng)力，使調(diào)心托輥與輸送帶之間產(chǎn)生糾偏力糾正輸送帶的跑偏問題。

糾偏裝置的動(dòng)作原理如下：井下帶式輸送機(jī)在運(yùn)行過程當(dāng)中，一旦輸送帶出現(xiàn)跑偏就會與跑偏一側(cè)的檢驅(qū)輪接觸，在摩擦力的作用下帶動(dòng)檢驅(qū)輪旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)糾偏裝置中的復(fù)合油泵。復(fù)合油泵將高壓油輸送至液壓缸進(jìn)而驅(qū)動(dòng)調(diào)心托輥架旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)調(diào)心托輥旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生糾偏力，用于輸送帶跑偏問題的糾正。當(dāng)輸送帶縱向中心線與輸送機(jī)運(yùn)行方向中心線重合時(shí)，輸送帶邊緣脫離檢驅(qū)輪，液壓系統(tǒng)停止工作，糾偏裝置恢復(fù)至初始狀態(tài)。

圖2 糾偏裝置示意圖

3.2 新型糾偏裝置中液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

糾偏裝置液壓控制原理如圖3所示，該裝置主要由1個(gè)單桿腔液壓缸、1個(gè)三位五通換向閥、2個(gè)溢流閥、2個(gè)復(fù)合油泵組成。輸送帶未跑偏時(shí)，三位五通閥處于中位，兩個(gè)液壓缸均不工作。當(dāng)輸送帶向左跑偏時(shí)，輸送帶左邊緣與檢驅(qū)輪接觸使其旋轉(zhuǎn)，驅(qū)動(dòng)復(fù)合油泵輸出液壓油，首先使三位五通換向閥克服彈簧阻力右移，左位工作，將高壓油輸入液壓缸無桿腔內(nèi)，活塞桿伸出推動(dòng)調(diào)心托輥架偏轉(zhuǎn)一定角度，調(diào)心托輥產(chǎn)生向右的糾偏力，推動(dòng)輸送帶重新回到運(yùn)動(dòng)中心位置。當(dāng)輸送帶向右跑偏時(shí)，輸送帶右邊緣與檢驅(qū)輪接觸使其旋轉(zhuǎn)，驅(qū)動(dòng)復(fù)合油泵輸出液壓油，首先使三位五通換向閥克服彈簧阻力左移，右位工作，將高壓油輸入液壓缸有桿腔內(nèi)，活塞桿縮回拉動(dòng)調(diào)心托輥架偏轉(zhuǎn)一定角度，調(diào)心托輥產(chǎn)生向左的糾偏力，推動(dòng)輸送帶重新回到運(yùn)動(dòng)中心位置。

圖3 液壓系統(tǒng)工作原理示意

3.3 新型糾偏裝置中關(guān)鍵件的選型設(shè)計(jì)

3.3.1 液壓缸

液壓缸是機(jī)械結(jié)構(gòu)中實(shí)現(xiàn)直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)較為常用的元件，其在傳遞運(yùn)動(dòng)過程中不需要連接減速器等裝置，結(jié)構(gòu)緊湊、運(yùn)動(dòng)無間隙、精度較高。根據(jù)井下帶式輸送機(jī)調(diào)心輥?zhàn)又Ъ苄D(zhuǎn)阻力，確定液壓缸的型號為HOB型法蘭式拉桿液壓缸，如圖4所示，具體規(guī)格尺寸如下：缸徑為Φ40 mm、桿徑為Φ25 mm、法蘭連接螺栓為M12 mm、端頭連接螺紋為M22 mm×1.5 mm、推力1.8 t，能夠滿足輸送帶糾偏裝置的設(shè)計(jì)要求。

圖4 HOB型法蘭式拉桿液壓缸

3.3.2 復(fù)合油泵

復(fù)合油泵的突出特點(diǎn)是不需要設(shè)置外部液壓油箱，應(yīng)用液壓油路內(nèi)部的液壓油即可實(shí)現(xiàn)液壓油的流動(dòng)，結(jié)構(gòu)極為緊湊，大大提高了結(jié)構(gòu)的環(huán)境適應(yīng)性，降低了裝置的維護(hù)成本，避免了因?yàn)橐簤河偷男孤秾?dǎo)致周圍環(huán)境的污染。此處復(fù)合油泵如圖5所示，型號選擇為CBS-D系列，其額定輸出壓力為10 MPa，轉(zhuǎn)速范圍0～1 200 r/min，滿足新型糾偏裝置的要求。

圖5 復(fù)合油泵

4 應(yīng)用效果

為了驗(yàn)證新型糾偏裝置的應(yīng)用效果，在陽煤一礦礦井下15號煤北翼主皮帶使用了該裝置近半年的時(shí)間，跟蹤觀察發(fā)現(xiàn)輸送機(jī)工作過程中輸送帶跑偏的問題得到了有效的改善，大大提高了井下帶式輸送機(jī)運(yùn)行的可靠性。與此同時(shí)也降低了井下帶式輸送機(jī)維修人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，延長了輸送帶的使用壽命，提高了井下帶式輸送機(jī)的運(yùn)輸效率。新型糾偏裝置的使用還增強(qiáng)了井下帶式輸送機(jī)適應(yīng)惡劣工作環(huán)境的能力，極大地提高了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。