帶式輸送機(jī)回程空段雙向清掃器研究與設(shè)計(jì)

趙振鹿，蘭 宇，楊彥寧，曲學(xué)華，白志強(qiáng)，曳前進(jìn)，亢瑞新，孫瑞濱，萬(wàn)書亭

（1. 內(nèi)蒙古大唐國(guó)際托克托發(fā)電有限責(zé)任公司，內(nèi)蒙古 托克托 010200；（2. 河北省電力機(jī)械裝備健康維護(hù)與失效預(yù)防重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（華北電力大學(xué)），河北 保定 071003）

0 引言

帶式輸送機(jī)由于其運(yùn)量大、運(yùn)行距離長(zhǎng)、效率高，被廣泛應(yīng)用于燃煤電廠煤料輸送工作中，其運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性也直接影響電廠發(fā)電機(jī)組的煤料供應(yīng)。

由于輸送煤料潮濕以及輸送機(jī)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行，膠帶工作表面粘附的物料以及其他雜物在卸料后仍隨著回程膠帶繼續(xù)移動(dòng)，進(jìn)而散落在輸煤線路全線。這會(huì)造成皮帶巷形象較差，衛(wèi)生清理工作量大。若不能及時(shí)清理，甚至?xí)斐善Т蚧鹿拾l(fā)生，嚴(yán)重影響電廠運(yùn)行穩(wěn)定性[1]。因此，相關(guān)科研人員發(fā)了多種帶式輸送機(jī)膠帶清掃器。文獻(xiàn)[2]研究了3種新型清掃器，分別是彈簧式清掃器、重錘式清掃器和旋轉(zhuǎn)式清掃器。這幾種新型清掃器具備自調(diào)節(jié)裝置，其調(diào)節(jié)范圍大、穩(wěn)定性好，能保證刮刀與膠帶面接觸更加均勻，提高了清掃效率，同時(shí)維護(hù)量降低，有效地減少了膠帶機(jī)走廊煤塵。文獻(xiàn)[3]設(shè)計(jì)的清掃器裝置，其應(yīng)用電液比例控制的液壓系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)恒定壓緊力的施加，并能方便地調(diào)節(jié)壓緊力。文獻(xiàn)[4]在現(xiàn)有接觸式刮板清掃器的基礎(chǔ)上，對(duì)清掃器結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化改造，實(shí)現(xiàn)了刮板受力均勻的目的。文獻(xiàn)[5]設(shè)計(jì)了一種雙一字形輸送帶非工作面清掃器，可以有效將物料清掃到輸送機(jī)一側(cè)。上述文獻(xiàn)的研究針對(duì)輸煤膠帶的單向清掃，無(wú)法實(shí)現(xiàn)雙向清掃。文獻(xiàn)[6]將振打托輥與滾刷清掃器結(jié)合，可以有效清理輸煤膠帶晶裂縫隙中的物料。文獻(xiàn)[7]設(shè)計(jì)了一種應(yīng)用于帶式輸送機(jī)頭部的雙向清掃器，采用特殊結(jié)構(gòu)刀頭、鎖緊套以及補(bǔ)償和退讓裝置實(shí)現(xiàn)膠帶機(jī)頭部的雙向清掃。

上述清掃器清掃思路均是通過與膠帶表面接觸并施加一定壓力，從而將膠帶上粘附煤泥等物料刮除，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)清掃。文獻(xiàn)[8-12]設(shè)計(jì)了一種非接觸式風(fēng)動(dòng)力輸送帶清掃器。不同于傳統(tǒng)清掃器，該新型清掃器利用高壓空氣，無(wú)需摩擦接觸即可實(shí)現(xiàn)清掃功能，無(wú)需使用傳統(tǒng)清掃器復(fù)雜機(jī)械結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化工作。這類清掃器的缺點(diǎn)是需要源源不斷地提供高壓氣體，且清掃效果和氣體壓強(qiáng)直接相關(guān)，故在長(zhǎng)時(shí)間工作狀態(tài)下，其耗能嚴(yán)重，只能作為清掃任務(wù)較重時(shí)的補(bǔ)充清掃方式。

某北方電廠隨著配煤摻燒工作的持續(xù)開展，所用劣質(zhì)煤比例逐年增長(zhǎng)，輸煤過程中膠帶清掃成為一個(gè)難題。由于所用煤料中常含有較多的水分，當(dāng)卸料后，大量的煤料粘結(jié)在輸送膠帶上，繼續(xù)隨著回程膠帶移動(dòng)。由于冬季較低氣溫，附著在膠帶上的水分很快凝結(jié)成冰霜，其與膠帶接觸而不斷凍黏在張緊輥筒以及托輥上形成冰棱，增大了輥筒表面上的局部直徑，從而引發(fā)膠帶跑偏以及打滑情況的發(fā)生。由于結(jié)冰較厚，利用非接觸式風(fēng)動(dòng)力輸送帶清掃器無(wú)法實(shí)現(xiàn)清掃目的。

1 清掃器問題分析

目前，已經(jīng)研發(fā)的清掃器按照其安裝的位置，主要可以分為安裝在輸送機(jī)尾部的頭部清掃器和回程段改向滾筒附近的空段清掃器[13-16]。

1.1 頭部清掃器

頭部清掃器安裝在輸送機(jī)尾部的卸料滾筒處，用于清除卸料后仍然粘在輸送膠帶上的煤料。為了保證清掃效果，一般會(huì)在第一道清掃器鄰近位置設(shè)置第二道清掃器。目前主要應(yīng)用的頭部清掃器有合金橡膠清掃器、聚氨酯清掃器[17]。

（1）合金橡膠清掃器利用橡膠塊充當(dāng)彈性元件，使固定于橡膠緩沖塊上的合金刮板對(duì)煤料的刮除具有一定的緩沖能力，可以很好地避免煤料沖擊對(duì)其結(jié)構(gòu)的破壞。刮板頭部安裝的刀頭為合金材料，具有很好的表面硬度、耐磨性以及較長(zhǎng)的使用壽命。缺點(diǎn)是橡膠塊彈性較弱，導(dǎo)致清掃器的緩沖能力不足；同時(shí)，分段式的刮板使清掃時(shí)存在縫隙，導(dǎo)致物料不能被清掃干凈。

（2）聚氨酯清掃器的清掃方式與合金橡膠清掃器相同，但是聚氨酯材料的耐磨性不如合金材料，同時(shí)也存在分段式刮板漏掃的問題。

由于卸料滾筒部位要安裝卸料漏斗，安裝空間受限，所以上述兩種頭部清掃器均不適合用于雙向膠帶清掃設(shè)計(jì)。

1.2 空段清掃器

空段清掃器安裝于回程段改向滾筒附近，由于安裝部位相比頭部清掃器有更多的空間，所以其設(shè)計(jì)的種類更多。目前廣泛應(yīng)用的有輥刷式清掃器和犁式清掃器。

（1）與刮板式清掃器不同，輥刷式清掃器輥刷與膠帶工作表面為軟接觸，可以減少清掃器對(duì)膠帶的損傷，增加膠帶的壽命。同時(shí)，輥刷通過電機(jī)帶動(dòng)，或者由摩擦輥?zhàn)油ㄟ^帶傳動(dòng)，使輥刷與膠帶相向運(yùn)動(dòng)，從而提高清掃效率。但是，當(dāng)輥刷清掃器處理濕度大、粘性強(qiáng)的煤料時(shí)，其自潔能力差，煤泥粘附在刷毛上難以清潔，對(duì)清掃器的使用效果有很大的影響；輥刷式清掃器對(duì)水分的清除效果不及刮板式清掃器，同時(shí)自身磨損也較快，使用壽命不高。

（2）犁式清掃器使用螺栓或者彈簧對(duì)刮板進(jìn)行壓緊，使其緊貼于膠帶表面，故對(duì)物料及水分的刮除效果較好。由于膠帶長(zhǎng)期工作后會(huì)出現(xiàn)片段不平整或者破損，其凸出的部分會(huì)頂起刮板，造成漏掃現(xiàn)象。如果此時(shí)選擇加大壓緊力，雖清掃效果會(huì)有一定程度提升，但是緩沖能力有所下降，進(jìn)而加重膠帶磨損，造成膠帶撕裂，壽命明顯降低。

2 回程空段雙向清掃器設(shè)計(jì)思路

2.1 設(shè)計(jì)目標(biāo)

本文回程空段雙向清掃器的設(shè)計(jì)目標(biāo)。

（1）可以進(jìn)行雙向清掃。清掃器針對(duì)膠帶的正向、反向運(yùn)行設(shè)置兩個(gè)工作位置，而且非工作部分要與膠帶分離，減少壽命損耗。

（2）能有效刮除水分，防止張緊輥筒粘冰形成冰棱，導(dǎo)致膠帶撕裂或者跑偏。

（3）對(duì)于膠帶表面不平整的情況，也要有較好的清掃效果，降低漏掃率。

（4）須考慮安裝與檢修維護(hù)的便捷性。

2.2 清掃器安裝環(huán)境

圖1為某輸煤車間所用輸煤機(jī)尾部圖。

圖1 輸煤機(jī)尾部三維圖Fig. 1 3D drawing of the coal conveyor tail

輸煤膠帶工作段由三節(jié)托輥1托起形成圓弧形，在輸煤機(jī)尾部附近經(jīng)過平托輥過渡為平面，再由第一改向輥筒5改向后進(jìn)入回程段，先后經(jīng)過張緊輥筒3、第二改向輥筒6、第三改向輥筒7。

考慮對(duì)回程段膠帶進(jìn)行清掃，在第一改向輥筒5與第二改向輥筒6之間分別有立柱A、B、C，設(shè)置清掃器安裝位置在立柱B合理。后續(xù)的設(shè)計(jì)及安裝都根據(jù)輸送膠帶的基本參數(shù)進(jìn)行。對(duì)于本清掃器設(shè)計(jì)，要考慮回程膠帶寬度、回程膠帶下表面距離地面高度以及立柱橫向距離。經(jīng)過測(cè)量，回程膠帶寬度為1 200 mm；回程膠帶下表面距離地面高度為1 000 mm；立柱A、C之間距離1 200 mm，A、B之間距離600 mm。

2.3 清掃器設(shè)計(jì)思路

設(shè)計(jì)優(yōu)良的清掃器應(yīng)該具有清掃效果好、使用壽命高、適用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)其設(shè)計(jì)力求結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠、方便安裝、制造成本低。

（1）為了達(dá)到刮除水分的目的，清掃器類型選取刮板式。

（2）為了解決膠帶不平整導(dǎo)致刮掃不干凈的問題，刮板采用分體式設(shè)計(jì)，以更好地貼合膠帶表面。為避免以往分體式刮刀各單元刮刀之間漏掃現(xiàn)象發(fā)生，刮板的布置方式采取分段式互錯(cuò)排列，相鄰刮刀的清掃區(qū)域要有重疊。

（3）選取扭簧為清掃器緩沖力施力部件，通過選用合適型號(hào)的扭簧來(lái)調(diào)節(jié)緩沖力的大小。相對(duì)橡膠緩沖，這種設(shè)計(jì)方案有更廣泛的適用性和可調(diào)性。

（4）為使清掃器具有雙向清掃功能，設(shè)置了正反向清掃部分；同時(shí)為了實(shí)現(xiàn)正向清掃部分工作時(shí)，逆向清掃部分退出工作位置的功能，清掃器應(yīng)具有升降裝置。

3 總體設(shè)計(jì)方案

本帶式輸送機(jī)回程空段雙向清掃器總體結(jié)構(gòu)如圖2所示。清掃器主要由清掃器刮掃部分和雙向轉(zhuǎn)換部分組成。

圖2 雙向清掃器側(cè)視圖Fig. 2 Side view of bi-direction sweeper

清掃器刮掃部分分為正向刮掃單元和反向刮掃單元，分別用于清掃在正向運(yùn)行和反向運(yùn)行狀態(tài)下的回程膠帶。每一道刮掃單元均由多個(gè)刮刀組件上的刮刀片拼接成清掃面。清掃器雙向轉(zhuǎn)換部分由四連桿機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)，通過設(shè)定驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)合適的角度，可以保證清掃器刮掃單元移動(dòng)到目標(biāo)位置，從而實(shí)現(xiàn)正反向清掃狀態(tài)的轉(zhuǎn)換。

3.1 清掃器刮掃部分設(shè)計(jì)

清掃器刮掃部分是清掃器實(shí)現(xiàn)清掃功能的主要工作部位，是清掃器設(shè)計(jì)最重要的部分。

（1）刮刀組件設(shè)計(jì)

清掃器刮刀采用分體式刮刀，以便刮掃部分的安裝調(diào)試與檢修，如圖3所示。

圖3 刮刀組件分解示意圖Fig. 3 Exploded view of the scraper assembly

刮刀體9通過銷軸5與刮刀座1共軸連接，并通過左定位擋圈2和右定位擋圈4對(duì)刮刀體9進(jìn)行軸向的定位。由于刮刀體9在工作狀態(tài)下受到膠帶以及物料的沖擊會(huì)產(chǎn)生頻繁的轉(zhuǎn)動(dòng)，為了提高刮刀體9的使用壽命，在刮刀體9和銷軸5之間設(shè)置襯套3。襯套3與刮刀體9的孔過盈配合，與銷軸5間隙配合。銷軸5尾端設(shè)置小孔用于安裝插銷 6以及銷軸 5的軸向固定。右旋扭簧7與左旋扭簧10分別嵌套在刮刀體9兩側(cè)的空腔內(nèi)，扭簧一端折彎段卡在刮刀座 1的小孔內(nèi)，另一端折彎段卡在刮刀體 9空腔內(nèi)的方形槽中，實(shí)現(xiàn)刮刀體的定位以及受沖擊狀態(tài)下的緩沖。刮刀片則通過焊接方式固定在刮刀體頭部的方槽內(nèi)。

運(yùn)行時(shí)，凍粘在膠帶表面的煤料會(huì)對(duì)刮刀施加一定的沖擊載荷，所以選擇的刀片材料要具備一定的韌性，同時(shí)還具有較好的耐磨性，以延長(zhǎng)刮刀的使用壽命。故刀片整體采用 40CrNiMo材料，經(jīng)過調(diào)制和表面淬火處理，使其表面硬度達(dá)56～60 HRC，抗拉強(qiáng)度σb和屈服強(qiáng)度σs分別達(dá)1 000 MPa和850 MPa以上，沖擊載荷Aku(J)≥78[13]。為降低清掃器生產(chǎn)成本，刮刀體與刮刀座采用Q345B材料，表面均做防銹處理；扭簧材料選擇65Mn。

（2）清掃器刮掃部分整體裝配

將多個(gè)刮刀通過一定方式排列，構(gòu)成完整的刮掃面。輸送機(jī)的輸煤膠帶寬度為1 200 mm。為避免膠帶兩側(cè)有漏掃現(xiàn)象發(fā)生，在膠帶兩側(cè)各增加5 mm的刮掃面余量，即設(shè)計(jì)刮掃面的寬度為1 210 mm。

如圖4所示，多個(gè)刮刀單元在刮刀安裝板上錯(cuò)落排布，形成一個(gè)垂直于輸送膠帶運(yùn)行方向的完整刮掃面。相鄰刮刀的橫向裝配尺寸小于刮刀片寬度，以降低清掃器的物料漏掃率。

圖4 刮掃部分整體裝配Fig. 4 Overall assembly of scraping part

根據(jù)以上設(shè)計(jì)，刮掃部分整體裝配尺寸如圖5所示。相鄰兩個(gè)刮刀組件在膠帶運(yùn)行方向安裝尺寸相隔40 mm，在垂直于膠帶運(yùn)行方向安裝尺寸相隔100 mm，單個(gè)刮刀片寬度110 mm，清掃器單個(gè)工位的刮掃部分需要12個(gè)刮刀組件。

圖5 刮掃部分裝配尺寸示意圖Fig. 5 Assembly dimension of the scraper unit

3.2 清掃器雙向轉(zhuǎn)換部分設(shè)計(jì)

考慮到輸送機(jī)回程膠帶下表面與地面之間距離僅有1 000 mm，需要設(shè)計(jì)一種轉(zhuǎn)換方便、所需空間小的升降機(jī)構(gòu)。本文采用四連桿機(jī)構(gòu)可以簡(jiǎn)單方便地實(shí)現(xiàn)刮刀升降功能。

如圖6所示，清掃器雙向轉(zhuǎn)換部分主要組成部件為連桿、軸和搖塊。由于結(jié)構(gòu)對(duì)稱，只對(duì)單側(cè)結(jié)構(gòu)做出描述。第一連桿3與第二連桿6為一組同步連桿，其上部為法蘭連接面，分別與刮刀安裝板的兩側(cè)通過螺栓固定連接；第一搖塊1與第二搖塊2同側(cè)搖臂分別與第一連桿3通過鉸軸連接，第三搖塊4與第四搖塊5以同樣方式與第二連桿6連接；驅(qū)動(dòng)軸8與第一搖塊1和第三搖塊 4共軸連接，并通過平鍵傳遞動(dòng)力；連接軸 9以同樣方式與第二搖塊2與第四搖塊5連接，以加強(qiáng)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，減少由于驅(qū)動(dòng)位置不對(duì)稱導(dǎo)致的兩側(cè)扭轉(zhuǎn)變形。

圖6 四連桿升降機(jī)構(gòu)Fig. 6 Four link lifting mechanism

為保證清掃器雙向裝換的穩(wěn)定性和安全性，轉(zhuǎn)換裝置要保持低速轉(zhuǎn)換?？紤]該因素，驅(qū)動(dòng)裝置采用臥式齒輪減速電機(jī)，如圖7所示，驅(qū)動(dòng)減速電機(jī)3安裝在電機(jī)安裝架4上，通過螺栓固定；驅(qū)動(dòng)軸一側(cè)通過聯(lián)軸器2與驅(qū)動(dòng)減速電機(jī)3的輸出軸連接，實(shí)現(xiàn)動(dòng)力傳遞。為實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)角度的精準(zhǔn)，驅(qū)動(dòng)減速電機(jī)配置驅(qū)動(dòng)器與控制器，使清掃器可以進(jìn)入預(yù)定工作位置。在實(shí)際運(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)換裝置使用頻率較低，清掃器長(zhǎng)時(shí)間固定在一個(gè)工作位置，所以需設(shè)計(jì)定位裝置。在圖6中第二搖塊下部添加定位孔。當(dāng)清掃器進(jìn)入某一工作位置后，可用定位銷7通過安裝架插入定位孔對(duì)其進(jìn)行定位固定。

圖7 驅(qū)動(dòng)與定位方式示意圖Fig. 7 Schematic diagram of driving andpositioning mode

如圖8所示，根據(jù)安裝空間限制，設(shè)計(jì)雙向轉(zhuǎn)換部分基本尺寸。當(dāng)清掃器處于非清掃工位，即轉(zhuǎn)動(dòng)角度為0°時(shí)，其橫向尺寸最大，為500 mm。由于圖1中所示A、B、C相鄰兩個(gè)立柱間距為600 mm，故本清掃器選取B立柱為安裝支柱，在其一側(cè)通過螺栓安裝清掃器軸承座，采用對(duì)稱布置方式，使橫向空間完全滿足空間要求。

圖8 非清掃工位Fig. 8 Standby position

清掃器的縱向最大尺寸由其自身尺寸以及工位轉(zhuǎn)換時(shí)的旋轉(zhuǎn)角度決定。當(dāng)清掃器處于某一工作位置時(shí)，工作部分刮刀會(huì)在皮帶壓力作用下向下旋轉(zhuǎn)一定角度；當(dāng)遇到皮帶表面平整度較差的片段時(shí)，甚至?xí)D(zhuǎn)較大的角度。為避免非工作部分刮刀觸碰到皮帶表面而導(dǎo)致刮刀損傷的情況發(fā)生，非工作位置刮刀頂端應(yīng)低于工作位置刮刀的回轉(zhuǎn)中心。當(dāng)清掃器處于某一工作位置時(shí)，其總體縱向尺寸最大，所以要同時(shí)保證其縱向空間安排合理。根據(jù)上述考慮，確定清掃器工作位置轉(zhuǎn)換時(shí)合理的角度范圍。

圖9 清掃器最小旋轉(zhuǎn)角度Fig. 9 Minimum rotation angle of the sweeper

根據(jù)三角函數(shù)關(guān)系，可以得到：

式中：θ為驅(qū)動(dòng)軸旋轉(zhuǎn)角度，(°)；l為搖塊上驅(qū)動(dòng)軸孔中心與銷軸孔中心在水平方向的投影距離，mm。

為避免偶然性，適當(dāng)取大旋轉(zhuǎn)角度，最終 θ取整為20°。

如圖 10所示，當(dāng)旋轉(zhuǎn)角度為 20°時(shí)，清掃器縱向最大尺寸為712 mm，小于帶式輸送機(jī)底部空間尺寸，可以滿足安裝要求。此時(shí)刮刀頂端與驅(qū)動(dòng)軸中心縱向距離為588 mm，由此確定安裝位置。

圖10 正向清掃工位Fig. 10 Forward cleaning position

4 刮刀強(qiáng)度分析

刮刀片作為清掃器的直接受力部件，其強(qiáng)度和使用壽命決定了清掃器的性能。由于刮刀片與刮刀體以焊接方式固定，其受力直接傳遞到刮刀體，所以將刮刀體和刮刀片作為一個(gè)整體進(jìn)行強(qiáng)度和壽命校核。

4.1 靜態(tài)強(qiáng)度分析

刮刀進(jìn)入工作位置后，會(huì)與皮帶緊密貼合產(chǎn)生一定的壓緊力FN；由于皮帶運(yùn)動(dòng)，與刮刀產(chǎn)生滑動(dòng)摩擦力FT；同時(shí)扭簧在刮刀回轉(zhuǎn)中心施加扭矩T。3個(gè)力的合力使刮刀總體處于平衡狀態(tài)，其受力如圖11所示。

圖11 靜態(tài)工況下的刮刀受力Fig. 11 Force of a scraper under the static condition

為了保證刮掃效果，刮刀與皮帶間壓強(qiáng)設(shè)置為30 kPa。經(jīng)計(jì)算得FN=33 N，F(xiàn)T=18.15 N。

建立了刮刀三維模型，將其導(dǎo)入ANSYS。按照?qǐng)D11中受力情況，對(duì)刮刀模型添加載荷和約束，求解得到刮刀體的等效應(yīng)力如圖12。

圖12 靜態(tài)工況刮刀等效應(yīng)力Fig. 12 Equivalent stress of a scraper under the static condition

最大等效應(yīng)力位置為刮刀片與刮刀體焊接位置，σmax=5.276 9 MPa，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于Q345B鋼材的屈服強(qiáng)度345 MPa，所以刮刀在靜態(tài)工作壓力下結(jié)構(gòu)強(qiáng)度達(dá)到使用要求。

4.2 沖擊條件下強(qiáng)度分析

考慮在凍黏層的沖擊載荷條件下受力如圖13所示。

圖13 沖擊條件下刮刀受力Fig. 13 Force of a scraper under the impact condition

將模型導(dǎo)入 ANSYS軟件。FN與 FT添加方式與靜態(tài)強(qiáng)度分析時(shí)相同，同時(shí)在刮刀頂端中部5 mm寬度的表面施加力FC=500 N以模擬刮刀與凍黏層接觸時(shí)對(duì)刮刀產(chǎn)生的沖擊力。為了簡(jiǎn)化模型，不考慮慣性力和阻尼，用結(jié)構(gòu)靜力學(xué)分析代替瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析。

如圖14所示，在沖擊力載荷下，刮刀最大等效應(yīng)力位置為刮刀臂加強(qiáng)筋處，值為σmax=58.989 MPa，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于Q345B鋼材的屈服強(qiáng)度345 MPa；刮刀片與刮刀體焊接位置等效應(yīng)力值σ1=12.707 MPa，刮刀片上最大應(yīng)力位置為其頂部，值為σ2=19.13 MPa。所以在沖擊力載荷下，刮刀體與刮刀片的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度都滿足使用要求。

圖14 沖擊條件下刮刀等效應(yīng)力Fig. 14 Equivalent stress of a scraper under the impact condition

5 雙向清掃器運(yùn)動(dòng)特性

雙向清掃器設(shè)置兩個(gè)工作位置。在輸送機(jī)正向（反向）運(yùn)行時(shí)，通過驅(qū)動(dòng)電機(jī)帶動(dòng)清掃器變換到相應(yīng)工作位置，另一側(cè)退出工作位置。刮刀部分可以有效適應(yīng)不平的膠帶表面，刮掃效率較高。刮刀片采用耐磨合金鋼，且自身通過設(shè)置扭簧定位，相較橡膠緩沖方式，扭簧性能更加優(yōu)越，為清掃器的壽命和可靠性提供了保證。雙向轉(zhuǎn)換裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝方便，可以根據(jù)實(shí)際工作環(huán)境改變連桿尺寸，以滿足安裝空間要求，驅(qū)動(dòng)方便，部件制作簡(jiǎn)單。

6 結(jié)論

本文設(shè)計(jì)的帶式輸送機(jī)回程雙向清掃機(jī)在某發(fā)電廠實(shí)際安裝應(yīng)用以來(lái)，未發(fā)生任何故障。刮刀緩沖裝置效果明顯，既實(shí)現(xiàn)了良好的清掃效果，也最大程度避免刮刀損傷；利用四連桿機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)雙向轉(zhuǎn)換，簡(jiǎn)單可靠，滿足了設(shè)計(jì)要求。使用該清掃器后，輸煤車間線路煤料散落情況明顯改善，膠帶表面殘余水分刮除效果良好，避免了冬季時(shí)張緊輥筒形成冰棱的情況，有效減少了膠帶跑偏以及打滑現(xiàn)象的發(fā)生。