帶式輸送機(jī)跑偏原因分析及調(diào)心托輥糾偏特性研究

樊 偉

(1.中國煤炭科工集團(tuán)太原研究院有限公司,山西太原030032;2.煤礦釆掘機(jī)械國家工程實(shí)驗(yàn)室,山西太原030032)

1 前言

帶式輸送機(jī)具有運(yùn)輸能力強(qiáng)、速度快、自動化程度高等優(yōu)點(diǎn),是現(xiàn)階段煤礦井下最為常用的運(yùn)輸設(shè)備[1-2]。隨著帶式輸送機(jī)運(yùn)輸距離以及負(fù)載的不斷增加,帶式輸送機(jī)在使用過程更容易出現(xiàn)輸送帶跑偏故障,輕則導(dǎo)致運(yùn)輸過程中漏煤量增加,重則導(dǎo)致安全事故發(fā)生[3]。因此,在帶式輸送機(jī)工作中采取適當(dāng)?shù)募m偏措施尤為必要。本文對導(dǎo)致帶式輸送機(jī)輸送帶跑偏的原因進(jìn)行分析,并對常用的調(diào)心托輥糾偏能力進(jìn)行探討,以期能在一定程度上提升帶式輸送機(jī)運(yùn)行效率及安全保障能力。

2 帶式輸送機(jī)輸送帶跑偏原因分析

帶式輸送機(jī)在使用過程中輸送帶出現(xiàn)跑偏故障,主要原因有帶式輸送機(jī)本身質(zhì)量問題、安裝問題以及運(yùn)行問題等幾個(gè)方面[4-5]。

2.1 帶式輸送機(jī)質(zhì)量問題

帶式輸送機(jī)質(zhì)量問題主要可分為機(jī)身質(zhì)量、托輥、滾筒、輸送帶以及機(jī)架等問題。機(jī)身強(qiáng)度不足可導(dǎo)致輸送機(jī)在使用過程中出現(xiàn)異常振動;輸送帶接頭位置有缺陷,如接頭位置不平直,會使得輸送帶在張力作用下向一側(cè)跑偏,具體如圖1a所示;輸送機(jī)托輥徑向跳動較大或轉(zhuǎn)動不靈敏等會增加輸送帶一側(cè)阻力,導(dǎo)致輸送帶出現(xiàn)跑偏;輸送機(jī)滾筒外表面不平直,呈現(xiàn)鼓型或堆型,導(dǎo)致輸送帶通過滾筒時(shí)出現(xiàn)一定偏向力,也會引起輸送機(jī)帶跑偏,具體如圖1b所示。

圖1 輸送帶及滾筒故障示意圖

2.2 帶式輸送機(jī)安裝問題

導(dǎo)致輸送帶出現(xiàn)跑偏的安裝問題主要可歸結(jié)以下幾個(gè)方面:輸送機(jī)機(jī)架安裝高度偏差過大;滾筒軸線存在較大偏差;托輥安裝軸線偏斜;導(dǎo)料槽兩側(cè)壓力不對等,一側(cè)壓力過大會導(dǎo)致輸送帶偏斜。

2.3 帶式輸送機(jī)運(yùn)行問題

正常情況下可通過更換合格零部件、糾正安裝偏差等方式降低帶式輸送機(jī)制造質(zhì)量及安裝問題給帶式輸送機(jī)運(yùn)行帶來不利影響。帶式輸送機(jī)在使用過程中由于布置環(huán)境惡劣、輸送距離長、輸送負(fù)載重等因素影響,使用過程中難免出現(xiàn)各類問題,導(dǎo)致輸送帶出現(xiàn)跑偏。

1)滾筒、托輥等外表面黏附異物

在運(yùn)輸過程中運(yùn)輸?shù)拿?、矸等會黏附到輸送帶、托輥以及滾筒表面,從而導(dǎo)致局部位置托輥、滾筒直徑出現(xiàn)變化,引起輸送帶受力異常,從而導(dǎo)致輸送帶出現(xiàn)跑偏。上述問題可通過在輸送機(jī)上安裝清掃裝置改善。

2)輸送帶張緊力不足

輸送帶張緊力不足不僅會導(dǎo)致輸送帶出現(xiàn)跑偏而且也會引起輸送機(jī)打滑。可通過增加張緊裝置張緊力降低上述問題影響。

3)輸送帶上落料位置不居中

受到落料沖擊力影響,輸送帶兩側(cè)受力不均衡,從而導(dǎo)致輸送帶跑偏。一般情況下輸送帶會向落料少的一側(cè)偏移?？赏ㄟ^調(diào)整落料高度、落料位置等方式降低落料沖擊影響。

上述因素均會導(dǎo)致輸送帶出現(xiàn)跑偏,在實(shí)際過程中輸送帶跑偏是多種因素綜合作用結(jié)果且避免難度大。當(dāng)輸送帶跑偏時(shí)一般采用糾偏裝置對輸送帶進(jìn)行糾正,礦井最為常用的糾偏裝置為調(diào)心托輥?，F(xiàn)對常用的調(diào)心托輥糾偏特征進(jìn)行分析探討。

3 調(diào)心托輥糾偏特征分析

3.1 調(diào)心托輥結(jié)構(gòu)

帶式輸送機(jī)布置的糾偏裝置類型有V 型托輥、堆型托輥以及調(diào)心托輥等,其中調(diào)心托輥現(xiàn)場應(yīng)用最為廣泛。調(diào)心托輥按照是否存在動力源可細(xì)分為無源糾偏、有源糾偏兩種類型[6-7]。無源糾偏是通過輸送帶跑偏提供的動力,具體結(jié)構(gòu)如圖2a所示,當(dāng)輸送帶出現(xiàn)跑偏后,輸送帶與托輥一側(cè)立輥接觸,調(diào)心裝置向跑偏一側(cè)傾斜并產(chǎn)生一定的側(cè)向力使得輸送帶向中間偏移,從而實(shí)現(xiàn)輸送帶糾偏;有源糾偏是通過壓風(fēng)或者電力提供額外糾偏動力,從而提升調(diào)心托輥糾偏能力以及糾偏效率,技術(shù)原理與無源糾偏相似,具體常用的渦輪轉(zhuǎn)桿糾偏裝置機(jī)構(gòu)如圖2b所示。

圖2 調(diào)心托輥類型圖

3.2 調(diào)心托輥糾偏特征模擬分析

為了便于研究,文中采用ADAMS 對調(diào)心托輥糾偏特征進(jìn)行模擬分析,模型構(gòu)建以礦井采用的DTL120 帶式輸送機(jī)為分析對象,該輸送機(jī)平均運(yùn)行速度為2 m/s,輸送帶寬度為1.2 m,類型為阻燃膠帶。構(gòu)建的模擬長度為2 600 mm、帶寬290 mm、輸送帶厚度為2 mm、帶塊長度20 mm,具體托輥、滾筒參數(shù)見表1,模型如圖3所示。

圖3 ADAMS 中帶式輸送機(jī)模型

表1 托輥及滾筒參數(shù)

一般情況下調(diào)心托輥糾偏能力隨偏轉(zhuǎn)角增加而增大,輸送機(jī)上安裝的調(diào)心托輥?zhàn)畲笃D(zhuǎn)角為25°,對托輥偏轉(zhuǎn)5°、10°、15°、20°及25° 5 種情況下的輸送帶偏向位移量進(jìn)行模擬,具體不同角度下的輸送帶側(cè)向位移曲線如圖4所示。

圖4 不同角度下的輸送帶側(cè)向位移曲線

從圖4 看出,輸送帶偏移量隨著調(diào)心托輥偏轉(zhuǎn)角增加而逐漸增大,但是當(dāng)調(diào)心托輥偏轉(zhuǎn)角超過10°～15°后,跑偏量隨著偏轉(zhuǎn)角增加呈逐漸減少趨勢,具體5°、10°、15°20°及25°不同偏轉(zhuǎn)角下輸送帶最大偏移量分別為6.02 mm、9.87 mm、9.53 mm、8.51 mm 以及7.28 mm。采用插值法獲取到的輸送帶偏移量與調(diào)心托輥偏轉(zhuǎn)角間關(guān)系如圖5所示。

從圖5 可以看出,當(dāng)輸送帶帶跑偏的初始階段,輸送帶跑偏量與調(diào)心托輥偏轉(zhuǎn)角呈正相關(guān),即偏轉(zhuǎn)角增加跑偏量隨之增大,但是當(dāng)調(diào)心托輥偏轉(zhuǎn)角超過12°后,跑偏量隨著專偏轉(zhuǎn)角增加而減少。即調(diào)心托輥在輸送帶跑偏初期(調(diào)心托輥偏轉(zhuǎn)角在12°以內(nèi))具有較大的糾偏能力,隨著輸送帶跑偏量增加特別是當(dāng)調(diào)心托輥偏轉(zhuǎn)角超過12°以后,調(diào)心托輥糾偏能力呈顯著降低趨勢。

圖5 輸送帶偏移量與調(diào)心托輥偏轉(zhuǎn)角間關(guān)系

因此,在礦井帶式輸送機(jī)上安裝調(diào)心托輥時(shí)應(yīng)對確定其最大糾偏能力,偏轉(zhuǎn)角度控制在12°以內(nèi),從而最大程度發(fā)揮調(diào)心托輥糾偏功能。

4 結(jié)論

(1)對帶式輸送機(jī)在煤礦井下應(yīng)用時(shí)導(dǎo)致輸送帶出現(xiàn)跑偏的原因進(jìn)行歸納總結(jié),輸送帶跑偏是多因素綜合作用結(jié)果,輸送帶受力不均衡、托輥損壞、滾筒黏附異物等均會導(dǎo)致輸送帶出現(xiàn)跑偏。

(2)在對調(diào)心托輥結(jié)構(gòu)分析基礎(chǔ)上,采用ADAMS 對調(diào)心托輥糾偏特性進(jìn)行分析,發(fā)現(xiàn)調(diào)心托輥偏轉(zhuǎn)角超過12°后,隨著偏轉(zhuǎn)角增加,調(diào)心托輥糾偏能力呈逐漸降低趨勢,僅通過調(diào)心托輥難以實(shí)現(xiàn)輸送帶糾偏。因此,在現(xiàn)場應(yīng)時(shí)建議以調(diào)心托輥偏轉(zhuǎn)12°為界限,當(dāng)超過12°時(shí)可采用人工輔助糾偏方式減少輸送帶偏移量,從而提高輸送機(jī)運(yùn)行安全保障能力。