礦用帶式輸送機(jī)機(jī)尾張緊裝置設(shè)計(jì)及應(yīng)用

王國(guó)軍

（山西焦煤霍州煤電錦程煤業(yè)有限公司，山西 臨汾 041000）

引言

煤礦帶式輸送機(jī)運(yùn)行過(guò)程中輸送帶跑偏是最常見(jiàn)的一種現(xiàn)象，造成跑偏的原因很多，比如安裝不規(guī)范、下料不均、輸送帶接頭不對(duì)稱(chēng)等。調(diào)偏是保證帶式輸送機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)的前提條件，常采用安裝多組自動(dòng)調(diào)偏托滾組或自動(dòng)立滾調(diào)偏組調(diào)偏，這兩種調(diào)偏方式都會(huì)損傷輸送帶的邊沿，影響輸送帶的使用壽命。實(shí)踐證明對(duì)張緊滾筒兩側(cè)張緊力進(jìn)行調(diào)整是最有效的調(diào)偏手段，且不損傷輸送帶[1-3]。

帶式輸送機(jī)傳統(tǒng)張緊方式常見(jiàn)的為復(fù)合式，由機(jī)械和液壓兩套系統(tǒng)組成，機(jī)械部分采用1 臺(tái)絞車(chē)，液壓部分采用1 臺(tái)液壓泵站、1 個(gè)液壓油缸和1 個(gè)蓄能站，其工作原理是：輸送帶張緊行程的90%左右是由絞車(chē)牽引安裝有張緊滾筒的移動(dòng)小車(chē)來(lái)完成快速預(yù)拉緊，最后張緊行程的10%左右由液壓油缸來(lái)完成張緊力的調(diào)節(jié)和鎖死。整套裝置由絞車(chē)、移動(dòng)小車(chē)、張緊滾筒、液壓泵站、液壓油缸和蓄能站組成，其缺點(diǎn)在于設(shè)備體積都比較大、占地面積大、造價(jià)高、故障率高及維修工作量大，而且不具有自動(dòng)調(diào)偏功能。

1 2032 巷概述

山西焦煤霍州煤電錦程煤業(yè)有限公司2032 巷位于二采區(qū)，巷道東北部為8801 工作面采空區(qū)隔離煤柱、東南部為308 盤(pán)區(qū)大巷，西北部與小煤礦破壞區(qū)隔離煤柱相鄰，西南部為實(shí)體煤。2032 巷設(shè)計(jì)長(zhǎng)度為1 580 m，巷道掘進(jìn)煤層為9 號(hào)與10 號(hào)合并煤層，煤層平均厚度為5.5 m，平均傾角為11°，煤層結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，厚度穩(wěn)定，平均煤厚為5.5 m，局部含有1～2 層0.7 m 碳質(zhì)泥巖夾矸。煤層整體賦存形式為向斜構(gòu)造一翼。

2032 巷采用綜合機(jī)械化掘進(jìn)工藝，巷道采用EBZ260 型掘進(jìn)機(jī)掘進(jìn)，采用DSJ-100 型帶式輸送機(jī)進(jìn)行煤矸運(yùn)輸，該輸送機(jī)帶寬為1.0 m，輸送機(jī)最大運(yùn)輸長(zhǎng)度為600 m，電機(jī)功率為40 kW，帶式輸送機(jī)運(yùn)輸速度為2.5 m/s，運(yùn)輸能力為1 800 t/h，該帶式輸送機(jī)主要由卸載滾筒、主副滾筒、改向滾筒、張緊裝置、阻燃膠帶、H 架、保護(hù)以及供電系統(tǒng)等部分組成。由于2032 巷帶式輸送機(jī)原采用小絞車(chē)張緊裝置，該裝置在實(shí)際應(yīng)用時(shí)張緊精度低，張緊施工時(shí)勞動(dòng)作業(yè)強(qiáng)度，無(wú)法滿(mǎn)足輸送機(jī)高效運(yùn)輸需求，據(jù)統(tǒng)計(jì)2021 年上半年2032 巷在掘進(jìn)過(guò)程中因張緊力不適宜，造成輸送機(jī)斷帶、撕帶、電機(jī)燒毀等事故共計(jì)9 起，經(jīng)濟(jì)損失達(dá)58.7 萬(wàn)元，嚴(yán)重制約著巷道安全高效掘進(jìn)。

2 機(jī)尾張緊裝置設(shè)計(jì)

為了彌補(bǔ)傳統(tǒng)張緊裝置不足，保證輸送帶在運(yùn)行過(guò)程中能夠具有足夠的張緊力，決定對(duì)原張緊裝置進(jìn)行優(yōu)化，安裝了一套機(jī)尾張緊裝置。

2.1 裝置結(jié)構(gòu)組成

機(jī)尾張緊裝置主要由左從動(dòng)鏈輪、右從動(dòng)鏈輪、左鏈條、右鏈條、移動(dòng)小車(chē)、張緊滾筒、左拉力傳感器、右拉力傳感器、左牽引鏈輪、右牽引鏈輪、左減速機(jī)、右減速機(jī)、左電機(jī)、右電機(jī)等組成，如圖1 所示。

圖1 機(jī)尾張緊裝置結(jié)構(gòu)示意圖

1）張緊裝置安裝在帶式運(yùn)輸機(jī)的張緊段，兩套牽引系統(tǒng)分別牽引移動(dòng)小車(chē)的左右兩側(cè)，使張緊滾筒前后移動(dòng)，達(dá)到張緊和放松輸送帶的目的。機(jī)械部分由兩套牽引系統(tǒng)、移動(dòng)小車(chē)、張緊滾筒、改向滾筒組成；電氣控制部分由左側(cè)拉力傳感器、右側(cè)拉力傳感器、可編程控制器和模擬量輸入模塊組成[4-5]。

2）張緊滾筒安裝在移動(dòng)小車(chē)上隨移動(dòng)小車(chē)一起沿著滑道前后移動(dòng)，移動(dòng)小車(chē)由左電機(jī)、右電機(jī)經(jīng)左減速機(jī)、右減速機(jī)及左從動(dòng)鏈輪、右從動(dòng)鏈輪、左牽引鏈輪、右牽引鏈輪及左鏈條、右鏈條組成的兩套牽引系統(tǒng)牽引，左電機(jī)和右電機(jī)正反轉(zhuǎn)可以牽引張緊滾筒和移動(dòng)小車(chē)一起沿著滑道前后移動(dòng)，為滿(mǎn)足調(diào)偏時(shí)要求輸送帶兩側(cè)的張緊力不同的需要，兩套牽引系統(tǒng)分別牽引移動(dòng)小車(chē)的左右兩側(cè)。

3）拉力傳感器用來(lái)測(cè)量輸送帶對(duì)應(yīng)側(cè)的拉力，為了確保輸送帶拉緊后不松動(dòng)，減速機(jī)采用兩級(jí)蝸輪蝸桿減速機(jī)來(lái)提高自鎖能力，裝置選用兩級(jí)蝸輪蝸桿減速機(jī)，使其自鎖能力進(jìn)一步提高。左電機(jī)和右電機(jī)選用雙速電機(jī)，高速電機(jī)用來(lái)預(yù)張緊縮短運(yùn)行時(shí)間，低速電機(jī)用來(lái)調(diào)節(jié)張緊力以便提高調(diào)節(jié)精度。

2.2 工作原理

2.2.1 張緊工作原理

按下預(yù)張緊按鈕，左右側(cè)電機(jī)高速正轉(zhuǎn)繼電器同時(shí)吸合，左電機(jī)和右電機(jī)同時(shí)高速正轉(zhuǎn)帶動(dòng)鏈條牽引移動(dòng)小車(chē)沿滑道前行，逐步拉緊輸送帶，當(dāng)左右側(cè)拉力傳感器測(cè)得張緊力為額定張緊力時(shí)高速正轉(zhuǎn)繼電器同時(shí)斷開(kāi)，電機(jī)低速正轉(zhuǎn)繼電器同時(shí)吸合，左電機(jī)和右電機(jī)轉(zhuǎn)入低速運(yùn)轉(zhuǎn)繼續(xù)拉緊輸送帶，直到拉力傳感器測(cè)得張緊力為1.5 倍額定張緊力時(shí)，電機(jī)低速正轉(zhuǎn)繼電器同時(shí)斷開(kāi)，左電機(jī)和右電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，張緊過(guò)程結(jié)束，并且鎖死，同時(shí)可編程控制器控制的運(yùn)輸機(jī)控制繼電器觸點(diǎn)閉合，向帶式輸送機(jī)控制系統(tǒng)發(fā)出帶式輸送機(jī)可以正常啟動(dòng)的信號(hào)。

2.2.2 動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)工作原理

帶式輸送機(jī)啟動(dòng)后，兩側(cè)電機(jī)低速反轉(zhuǎn)繼電器同時(shí)吸合，左電機(jī)和右電機(jī)低速反轉(zhuǎn)放松輸送帶，直到兩側(cè)拉力傳感器測(cè)得張緊力為額定張緊力時(shí)，電機(jī)低速反轉(zhuǎn)繼電器同時(shí)斷開(kāi)，左電機(jī)和右電機(jī)同時(shí)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，調(diào)節(jié)過(guò)程結(jié)束，并保持額定張緊力。額定張緊力是維持帶式輸送機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)所需張緊力，裝置可以根據(jù)帶式輸送機(jī)的工況條件對(duì)張緊力不同要求調(diào)節(jié)啟動(dòng)、制動(dòng)和正常運(yùn)傳狀態(tài)時(shí)的張緊力，由于張緊力可以根據(jù)需要自動(dòng)調(diào)節(jié)，這樣即可滿(mǎn)足各種工況條件下對(duì)張緊力不同的要求，輸送機(jī)啟動(dòng)時(shí)保持高張緊力滿(mǎn)足啟動(dòng)要求，正常運(yùn)行時(shí)保持低張緊力，不僅可以節(jié)約能源還能延長(zhǎng)輸送帶的使用壽命。

2.2.3 調(diào)偏工作原理

該裝置在輸送帶的左右側(cè)分別安裝有兩個(gè)跑偏開(kāi)關(guān)，當(dāng)輸送帶向右側(cè)跑偏時(shí)輸送帶的邊沿會(huì)觸動(dòng)右側(cè)的跑偏開(kāi)關(guān)，右側(cè)跑偏開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)閉合，可編程控制器控制右側(cè)低速正轉(zhuǎn)繼電器閉合，右側(cè)電機(jī)低速正轉(zhuǎn)拉緊輸送帶右側(cè)，同時(shí)控制左側(cè)低速反轉(zhuǎn)繼電器閉合，左側(cè)電機(jī)低速反轉(zhuǎn)放松輸送帶左側(cè)，使輸送帶產(chǎn)生一個(gè)向左的力，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間運(yùn)轉(zhuǎn)輸送帶會(huì)自動(dòng)向左側(cè)移動(dòng)達(dá)到調(diào)偏目的，右側(cè)跑偏開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)斷開(kāi)，兩側(cè)電機(jī)同時(shí)停轉(zhuǎn)，調(diào)偏過(guò)程結(jié)束[6]。當(dāng)輸送帶向左側(cè)跑偏時(shí)，調(diào)偏過(guò)程與此相反。

3 結(jié)語(yǔ)

2021 年4 月12 日對(duì)2032 巷內(nèi)DSJ-100 型帶式輸送安裝了一套機(jī)尾張緊裝置，截至2021 年10 月通過(guò)6 個(gè)月實(shí)際應(yīng)用效果來(lái)看，取得了顯著應(yīng)用成效。

1）裝置自動(dòng)化水平高：與傳統(tǒng)張緊裝置相比機(jī)尾張緊裝置自動(dòng)化水平高，在實(shí)際應(yīng)用時(shí)勞動(dòng)作業(yè)強(qiáng)度小，且安全系數(shù)高，故障率低。

2）張緊精度高：該裝置投入使用后未發(fā)生一起因輸送帶張緊力度不足導(dǎo)致輸送機(jī)出現(xiàn)跑偏、斷帶、電機(jī)燒毀事故，全年可減少設(shè)備維修費(fèi)用達(dá)50 余萬(wàn)元，大大降低了帶式輸送機(jī)故障率，保證了巷道安全高效運(yùn)輸。