煤礦帶式輸送機常見故障與改善方法

韓建斌

（同煤國電同忻煤礦有限公司， 山西 大同 037003）

引言

帶式輸送機結(jié)構(gòu)簡單，環(huán)境適應(yīng)能力強，并且可根據(jù)現(xiàn)場需要進行單機作業(yè)和多級配合作業(yè)，在煤礦等有大規(guī)模物料轉(zhuǎn)運需求的行業(yè)被大量使用，并成為物料轉(zhuǎn)運中的重要一環(huán)。但實際使用過程，由于井下作業(yè)環(huán)境惡劣且輸送距離和負荷不斷增加，導(dǎo)致帶式輸送機出現(xiàn)皮帶跑偏、減速器故障以及托輥失效等問題，為了能夠確保礦井能夠正常完成井下開采的物料輸送，確保帶式輸送機正常運轉(zhuǎn)、減少故障率對礦井高效安全生產(chǎn)起著至關(guān)重要的作用[1-2]。

1 帶式輸送機常見故障分析

1.1 膠帶跑偏故障

導(dǎo)致帶式輸送機跑偏的因素包含設(shè)計、加工和日常維護等諸多因素。裝置本身設(shè)計和加工缺陷以及后期使用過程中沒有及時發(fā)現(xiàn)和處置相關(guān)隱患都會直接導(dǎo)致運輸機膠帶出現(xiàn)跑偏現(xiàn)象，其具體有：

1）設(shè)備本身沒有自動調(diào)偏裝置，或調(diào)偏裝置失效；

2）設(shè)備本身強度過低，輸送機機架由于負載而出現(xiàn)明顯的變形[3]；

3）設(shè)備中起到驅(qū)動和調(diào)向的驅(qū)動滾筒和改向滾筒存在生產(chǎn)加工缺陷，外圓加工出現(xiàn)偏差；

4）驅(qū)動滾筒和改向滾筒安裝位置不到位，安裝位置與中心線出現(xiàn)偏離；

5）設(shè)備驅(qū)動機構(gòu)或托輥、軸承等處出現(xiàn)雜物影響設(shè)備正常運轉(zhuǎn)；

6）設(shè)備運轉(zhuǎn)過程中搭接角度和物料拋落位置、高度導(dǎo)致膠帶受力不均；

7）輸送機中清掃、卸料、給料等裝置運轉(zhuǎn)出現(xiàn)問題，無法正常完成自身工序，導(dǎo)致物料堆積；

8）膠帶磨損，邊緣出現(xiàn)破損沒有及時處理導(dǎo)致運轉(zhuǎn)時兩側(cè)受力偏斜。

1.2 減速機常見故障

減速器故障通常有設(shè)計、加工導(dǎo)致的設(shè)備質(zhì)量問題，設(shè)備中各相關(guān)軸承安裝位置問題以及運轉(zhuǎn)過程中的噪音和振動異常等問題，其具體為：

1）導(dǎo)致減速器斷軸的原因一方面是轉(zhuǎn)軸本身設(shè)計強度過低，另一方面高速轉(zhuǎn)軸的圓角設(shè)計過小，兩種因素都會導(dǎo)致設(shè)備運轉(zhuǎn)中出現(xiàn)高速軸斷裂，轉(zhuǎn)軸中軸肩易出現(xiàn)應(yīng)力集中和金屬疲勞，所以斷裂多位于轉(zhuǎn)軸中軸肩且形成斷面較為平整[4-5]。

2）減速機高速軸偏心導(dǎo)致斷軸，動力通過電動機主軸與減速機高速軸進行傳遞，兩者安裝位置出現(xiàn)偏心問題，則電機主軸輸出端與減速機高速軸輸入軸端位置相互間徑向載荷增加，相應(yīng)承受的彎矩加大，并且由于電機主軸直徑較大，同時多選用45號優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼等力學(xué)較好的材質(zhì)，破壞位置多位于高速軸的輸入軸端[6]。

3）提取機角度偏移，出現(xiàn)上述問題的主要原因：連桿內(nèi)軸套磨損失效，多數(shù)由于潤滑問題導(dǎo)致的；調(diào)整板松動，該板的固定螺栓由于振動引發(fā)的松動；連接件磨損，其回轉(zhuǎn)軸通常由鍵槽與偏心盤連接，長時間運轉(zhuǎn)導(dǎo)致其平鍵與鍵槽磨損，出現(xiàn)空隙而影響到提取機角度。

1.3 托輥故障與失效

1）驅(qū)動托輥產(chǎn)生異常振動與噪音。皮帶運輸機運轉(zhuǎn)過程中托輥受到非正常離心力作用產(chǎn)生周期性振動和噪音，并且以回程托輥產(chǎn)生的振動和噪音最為明顯。這種離心力主要來自托輥自身質(zhì)量問題，托輥一般為無縫鋼管焊接而成，托輥加工的壁厚不均會導(dǎo)致其重心與中心偏離形成離心力；另一方面托輥兩端為軸承孔，加工過程中該孔的中心與外圓中心出現(xiàn)偏離，也是出現(xiàn)離心力的原因之一。

2）托輥沖擊破壞。工段中輸送距離超出帶式輸送機最遠輸送距離或過程需要進行一定的轉(zhuǎn)向，該情況下需要進行兩臺或多臺帶式輸送機進行搭接使用，搭接過程中煤塊掉落會對落煤位置的皮帶和托輥造成一定的沖擊作用。當長期沖擊下會造成膠帶和托輥的變形破壞。通常輸送機的搭接分為直線搭接和變角搭接兩種，而影響到托輥沖擊破壞的四個因素為：搭接高度H，皮帶運輸機速率v，負載重量Q，煤塊棱角性A。

2 帶式輸送機故障改善與優(yōu)化

2.1 皮帶跑偏故障處置

皮帶跑偏故障的原因受設(shè)計、質(zhì)量、安裝和使用等問題的綜合影響，為了避免帶式輸送機跑偏現(xiàn)象，一方面需要避免使用問題配件和提高安裝精度，另一方面可以通過以下措施進行故障處置：

1）調(diào)整承載托輥組。該方法適用于皮帶的中部跑偏，但需要對托輥組的安裝孔進行少許調(diào)整，增加兩側(cè)的安裝孔深度，以便于對托輥組位置進行相應(yīng)調(diào)整。具體調(diào)整過程為將皮帶跑偏側(cè)的托輥組向前前移，相應(yīng)另一側(cè)會相對后移。

2）增加調(diào)心托輥組。皮帶偏移受到橫向摩擦或其他外力的影響，可以通過增加調(diào)心托輥組能夠起到一定的阻隔作用，并產(chǎn)生一個相反的橫向作用力使皮帶進行自動調(diào)整，調(diào)心托輥組根據(jù)作用機理分為中間轉(zhuǎn)軸式、四連桿式、立輥式等。

3）驅(qū)動滾筒與改向滾筒調(diào)偏。帶式輸送機通過滾筒進行驅(qū)動和改向，通常皮帶最少存在2個以上的滾筒，滾筒安裝位置必須與設(shè)備走向方向垂直，滾筒安裝位置出現(xiàn)少許偏斜都會最終引起皮帶跑偏。對于由于頭部滾筒安裝位置引起的皮帶偏移的調(diào)整可參考托輥組調(diào)整的原則，將皮帶跑偏側(cè)的配套軸承座和滾筒前移，或?qū)⑵芷珜?cè)的軸承座后移調(diào)整滾筒角度。尾部滾筒調(diào)整方式與頭部滾筒調(diào)整方式相反。

4）落料調(diào)整。被運輸物料掉落在皮帶會對皮帶和托輥造成沖擊，物料的落點長期偏斜會對皮帶造成側(cè)向作用力，造成皮帶跑偏，應(yīng)相應(yīng)做出適當調(diào)整。帶式輸送機進行轉(zhuǎn)角搭接時，落料位置高度和位置對皮帶跑偏的影響更為嚴重，當兩個輸送機間高度過低，水平速度相對較大，側(cè)向現(xiàn)象更加明顯，造成物料落點不穩(wěn)定，需要增加兩者間相對高度。

2.2 減速機的技術(shù)改進

1）首先提高減速機和提取機的轉(zhuǎn)軸結(jié)構(gòu)強度，更換為硬度較高的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼等，避免轉(zhuǎn)軸變形和斷軸現(xiàn)象；

2）確保減速機轉(zhuǎn)軸與電動機主軸同心，避免轉(zhuǎn)軸受彎斷軸；

3）完善設(shè)備定期檢測制度，定期對提取機角度、設(shè)備中連桿、偏心盤、調(diào)整板以及軸承進行檢查，及時調(diào)整設(shè)備角度和更換磨損變形構(gòu)配件，確定構(gòu)配件的更換周期。

4）采用耐高溫的潤滑油。減速機運轉(zhuǎn)過程中陽極板會將熱量傳遞給設(shè)備液壓系統(tǒng)，潤滑油高溫環(huán)境下性質(zhì)發(fā)生變化，潤滑效率下降并易從設(shè)備的連接銷等處溢出，造成配件間缺少潤滑而發(fā)生磨損。

2.3 緩沖托輥的技術(shù)改進

現(xiàn)場確保托輥組本身加工質(zhì)量的前提下，為了防止皮帶搭接處的沖擊破壞，需要對落煤的H、v、Q等因素進行控制，從而降低對皮帶和托輥的不必要破壞。

除此之外，現(xiàn)場中帶式輸送機搭接處的托輥多選取具有一定緩沖性能的緩沖托輥，一般通過在托輥表面增加一層橡膠墊圈來進行一定緩沖。但這種方式所起到的緩沖作用仍然是有限制的，較為合理的方式為在托輥的連桿機構(gòu)上增加曲柄滑動模塊，并在滑桿位置增加緩沖彈簧，托輥受到?jīng)_擊時，連桿機構(gòu)出現(xiàn)滑動，并通過彈簧吸收落煤的沖擊力，起到保護托輥機構(gòu)的作用

緩沖托輥設(shè)計強度應(yīng)大于帶式輸送機運轉(zhuǎn)過程受到的各類沖擊載荷，在進行相關(guān)計算過程中，由于煤巖等物料的棱角性無法進行定量，實際計算過程中主要考慮落煤高度H、帶式輸送機運轉(zhuǎn)速率v、物料質(zhì)量Q這三個主要因素。運輸皮帶分為承載分支與回程分支，并且其受到的沖擊載荷根據(jù)力學(xué)性質(zhì)又分為靜載荷和動載荷兩類。一般緩沖托輥受到的各類載荷的計算方法如下：

2.3.1 承載分支

靜載荷：

式中：Fc為承載分支靜載荷，N；l為承載分支托輥間距，m；k為輥子載荷系數(shù)；q為單位長度輸送帶質(zhì)量，kg/m；Im為單位時間輸送量，kg/s。

動載荷：

式中：F'c為承載分支動載荷，N；fs為運行系數(shù)；fd為沖擊系數(shù)；fa為工況系數(shù)。

2.3.2 回程分支

靜載荷：

式中：Fh為回程分支靜載荷，N；lh為回程分支托輥間距，m；kh為回程分支輥子載荷系數(shù)。

動載荷：

式中：F'h為回程分支動載荷，N。

總載荷：

式中：F為總載荷，N。

以同煤集團某煤礦帶式輸送機的各項參數(shù)為例，選取承載分支托輥間距為1.2 m，回程分支的托輥間距為3 m，承載分支托輥載荷系數(shù)設(shè)為0.8，回程分支托輥載荷系數(shù)為1，皮帶單位長度質(zhì)量為27 kg/m，皮帶運轉(zhuǎn)速率為2 m/s，通常每小時帶式輸送機輸送物料約為20 t，單位輸送能力為55 kg/s，運行系數(shù)選取1.2，沖擊系數(shù)選取1.06，工況系數(shù)選取1.1。

經(jīng)過相關(guān)計算，則該工況條件下計算出的沖擊載荷為1 049 N，緩沖托輥選擇時其抗沖擊能力應(yīng)大于該沖擊載荷。實際應(yīng)用過程中應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場實際參數(shù)按照上述公式進行沖擊載荷計算，選定合適型號的緩沖托輥。

3 結(jié)論

1）皮帶跑偏受到其本身設(shè)計、加工、安裝和使用等因素影響，可以通過調(diào)整承載托輥組調(diào)偏，增加調(diào)心托輥組避免跑偏，通過調(diào)整驅(qū)動滾筒與改向滾筒起到調(diào)偏作用，同時盡量調(diào)整落煤位置使其沿皮帶中部掉落減少側(cè)向沖擊。

2）減速機主要出現(xiàn)的問題為斷軸和潤滑失效等問題，更換高強度轉(zhuǎn)軸，確保減速機高速軸與電動機主軸同心，更換耐高溫的潤滑油避免潤滑效率下降，形成對各構(gòu)配件定期檢測和周期性更換易損部件等制度。

3）托輥組失效一方面是加工質(zhì)量存在缺陷，易出現(xiàn)離心偏轉(zhuǎn)力，出現(xiàn)異常和破壞，另一方面主要來自物料的長期沖擊，可以通過更換為緩沖托輥有效降低沖擊破壞，并根據(jù)沖擊載荷計算確定設(shè)計承載力值下限，選取合適的緩沖托輥。