華陽開元礦帶式輸送機(jī)張緊方式的優(yōu)化研究

鄯振華

（華陽新材料科技集團(tuán)有限公司，山西 陽泉 045000）

1 概 況

帶式輸送機(jī)是煤礦常見的運(yùn)輸裝置之一，電動機(jī)提供原動力，運(yùn)用滾筒和皮帶間摩擦力實(shí)現(xiàn)物料輸送。帶式輸送機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡單、輸送距離遠(yuǎn)、物料運(yùn)輸能力強(qiáng)、維運(yùn)簡單等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于井下煤炭運(yùn)輸。但實(shí)際運(yùn)行過程中，當(dāng)滾筒和皮帶接觸面的摩擦力不足或承載物料過重時，經(jīng)常會出現(xiàn)皮帶打滑、跑偏等現(xiàn)象，影響輸送機(jī)正常工作。為保障帶式輸送機(jī)運(yùn)行平穩(wěn)，張緊裝置是不可或缺的部件之一，可有效避免這些問題。本文以華陽集團(tuán)開元礦15401 工作面的帶式輸送機(jī)為例，針對存在的跑偏現(xiàn)象，在分析常用的帶式輸送機(jī)張緊方式后，根據(jù)15401 工作面具體情況，將原有的皮帶張緊裝置改為機(jī)尾拉伸式張緊方式。

2 張緊方式改造優(yōu)化

2.1 帶式輸送機(jī)常用張緊方式

2.1.1 螺桿式張緊類型

螺桿式張緊裝置一般固定在帶式輸送機(jī)尾端支架上，通過調(diào)整螺桿螺紋伸縮量，完成對張緊滾筒位移和皮帶松緊度的調(diào)整。其結(jié)構(gòu)如圖1 所示。該張緊裝置結(jié)構(gòu)簡單、造價低。然而，隨著運(yùn)行時間的推移，皮帶張力下降，皮帶松弛，導(dǎo)致張緊效果降低。因此，螺桿式張緊裝置適用于對張緊要求不高、張緊力要求較小、短時運(yùn)行的帶式輸送機(jī)。

圖1 螺桿式張緊裝置Fig.1 Screwtension device

2.1.2 水平拉伸式張緊裝置

水平拉伸式張緊裝置通常布置在可移動小車上，外設(shè)載荷經(jīng)過定滑輪與小車有效連接，保證張緊力的大小和方向可以維持不變，其張緊力的大小和載荷重量成正比關(guān)系，結(jié)構(gòu)如圖2 所示。帶式輸送機(jī)拉伸式張緊裝置結(jié)構(gòu)簡單，維護(hù)量少，但是占空間較多，調(diào)試繁雜，適用于長時運(yùn)行、遠(yuǎn)距離輸送、承載能力較強(qiáng)的帶式輸送機(jī)。

圖2 拉伸式張緊裝置Fig.2 Tensile tension device

2.1.3 垂直拉伸式張緊裝置

垂直拉伸式張緊裝置同樣需要通過外設(shè)載荷拉伸張緊滾筒實(shí)現(xiàn)對輸送帶的張緊，結(jié)構(gòu)如圖3 所示，該裝置與水平拉伸式張緊裝置區(qū)別在于它不依靠移動小車，而是通過2 個支撐滾筒對皮帶運(yùn)轉(zhuǎn)方向進(jìn)行改變，將水平運(yùn)轉(zhuǎn)改為垂直運(yùn)轉(zhuǎn)，然后通過載荷（配重） 對張緊滾筒進(jìn)行拉伸，從而為輸送帶提供張緊力。該裝置相對于水平張緊裝置而言，占用空間較小，但需要長時間對張緊滾筒施加外載荷，設(shè)備耗損率大，降低了輸送帶壽命，成本也有所提升。

圖3 豎直拉伸式張緊裝置Fig.3 Vertical tension device

2.1.4 絞車式張緊裝置

絞車式張緊裝置主要構(gòu)成部件有速度控制器、停車器、鋼絲繩、滾筒等，在帶式輸送機(jī)上布置張力傳感器，對輸送帶張緊度進(jìn)行監(jiān)測。當(dāng)張緊度超出設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)范圍時，反饋至絞車張緊控制系統(tǒng)，對工況進(jìn)行辨識，調(diào)整輸送帶張力，確保帶式輸送機(jī)正常工作。該張緊裝置可根據(jù)實(shí)時工況對輸送帶張力進(jìn)行調(diào)整，且占地空間小，是當(dāng)前較為理想的張緊裝置。但該裝置受傳感器可靠性、信號傳輸速度等因素的影響較大，可能會出現(xiàn)誤動作，導(dǎo)致輸送帶張緊效果欠佳，影響物料輸送，而且輸送帶在物料輸送過程中產(chǎn)生的彈性變形和塑性變形不能及時補(bǔ)償，有時需要人工輔助進(jìn)行調(diào)整。

2.1.5 液壓張緊裝置

液壓張緊裝置利用液壓能作為張緊力的源動力，能夠按照帶式輸送機(jī)的負(fù)載變化而進(jìn)行調(diào)整，結(jié)構(gòu)如圖4 所示。該張緊裝置響應(yīng)迅速，能有效防止輸送帶在啟動和運(yùn)行中的打滑現(xiàn)象，張緊度能高水平保持。另外，該裝置還可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制，可無級調(diào)速，同等功率條件下，體積小、質(zhì)量輕、慣性小、結(jié)構(gòu)緊湊、性能平穩(wěn)、自潤滑、易于實(shí)現(xiàn)自動化。

圖4 液壓張緊類型Fig.4 Types of hydraulic tension

2.2 張緊裝置的優(yōu)化應(yīng)用

2.2.1 原有張緊裝置的問題

開元礦15401 工作面帶式輸送機(jī)主要部件有驅(qū)動裝置、滾筒、皮帶支架、輸送帶、張緊裝置及其它保護(hù)裝置，運(yùn)輸能力6 000 t/h，地面傾角12°，帶寬1.8 m，帶速設(shè)定值4.3 m/s，輸送距離170 m，輸送帶長度370 m。帶式輸送機(jī)在運(yùn)行作業(yè)中存在一定的慣性，因此在實(shí)施輸送帶張緊控制中必須充分考慮物料重量，確保輸送過程中輸送帶張力有效。輸送帶安全系數(shù)m 的計算公式如下：

式中：P為帶式輸送機(jī)的荷載量，t/h；L為輸送帶的寬度，mm；F為輸送帶的最大承載力。代入數(shù)據(jù)計算得，輸送帶安全系數(shù)為0.95。

15401 工作面帶式輸送機(jī)設(shè)計初期考慮空間因素，輸送機(jī)中部采用垂直張緊裝置，結(jié)構(gòu)如圖5 所示，張緊滾筒布置在輸送帶機(jī)架上，將輸送帶機(jī)架和外加載荷進(jìn)行連接，輸送帶機(jī)架在支撐滾筒的支護(hù)下，在外加載荷的作用下沿著垂直軌道直線運(yùn)動，保障帶式輸送機(jī)具有一定的張緊力。

圖5 15401 工作面帶式輸送機(jī)張緊裝置Fig.5 Belt conveyor tensioning device No.15401 Face

開元礦15401 工作面帶式輸送機(jī)實(shí)際運(yùn)行中，發(fā)生3 了次機(jī)電設(shè)備事故，嚴(yán)重制約了工作面安全高效生產(chǎn)。通過分析研究，確定具體存在的問題。

（1） 張緊裝置維護(hù)工作量大。該裝置需配備3 個貫通，其中1 個作為張緊滾筒，另2 個作為支撐滾筒，導(dǎo)致設(shè)備檢修及后期維護(hù)保養(yǎng)工作量大。

（2） 張緊裝置維護(hù)難度大。外加載荷位于張緊裝置的下方，此位置通常會有物料灑落，工作環(huán)境較差，且張緊滾筒的軸承位于半空中，不利于維護(hù)保養(yǎng)，檢修作業(yè)時須攀爬，存在安全隱患。

（3） 張緊裝置故障率較多。因維護(hù)保養(yǎng)難度系數(shù)高，導(dǎo)致對設(shè)備的定期維護(hù)保養(yǎng)不達(dá)標(biāo)的情況時有發(fā)生，特別是潤滑工作欠佳，造成設(shè)備事故。張緊滾筒所處位置工況惡劣，灑落粉塵會造成軸承損害，給設(shè)備運(yùn)行埋下隱患。滾筒與導(dǎo)軌兩端存在一定的間隙，帶式輸送機(jī)高負(fù)荷運(yùn)行時，張緊滾筒可能會出現(xiàn)擺動，導(dǎo)致輸送帶跑偏。此外，該間隙易于積攢粉塵，未及時清理會加速輸送帶磨損，降低輸送帶的使用壽命，設(shè)備維護(hù)成本加大。

2.2.2 機(jī)尾拉伸式張緊裝置

為解決該張緊裝置與工作面工況不匹配的問題，根據(jù)生產(chǎn)情況，并結(jié)合巷道布置情況，決定將帶式輸送機(jī)的張緊裝置改為機(jī)尾拉伸式張緊裝置。對現(xiàn)有張緊裝置進(jìn)行拆除，并在帶式輸送機(jī)機(jī)尾增設(shè)張緊裝置，即在尾部增加可移動小車，與末端滾筒進(jìn)行固定連接，并在小車下方布置軌道，運(yùn)用鋼絲繩將小車、3 組滑輪及外加荷載進(jìn)行連接，外載荷的重力牽引下，保障張力的穩(wěn)定性，提高帶式輸送機(jī)的運(yùn)行可靠性。

3 結(jié) 語

開元礦15401 工作面的帶式輸送機(jī)張緊裝置優(yōu)化實(shí)裝后，運(yùn)行6 個月，未發(fā)生機(jī)電設(shè)備事故可靠性顯著提升。具體表現(xiàn)為，滾筒數(shù)量減少為3 個，輸送帶彎曲轉(zhuǎn)向次數(shù)減少，輸送帶使用壽命提高，有效降低了生產(chǎn)投入；設(shè)備維護(hù)檢修工作量顯著減少，提高了設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)率，降低了維運(yùn)人員的工作強(qiáng)度；滾筒破損率下降，軸承故障率降低，設(shè)備運(yùn)行平穩(wěn)，輸送帶跑偏問題得到有效解決。