給料器拉桿分離裝置研究與應(yīng)用

秦得昌

（秦皇島港股份有限公司第二港務(wù)分公司，河北秦皇島 066000）

1 改造背景

帶式輸送機(jī)廣泛應(yīng)用于某碼頭的生產(chǎn)作業(yè)，肩負(fù)著煤炭從翻車機(jī)—堆場(chǎng)—貨輪間的運(yùn)輸功能。其中煤二期翻堆系統(tǒng)接卸的火車車皮型號(hào)是C76 和C80。裝載煤炭的車輛在撥車機(jī)牽引定位下，經(jīng)翻車機(jī)旋轉(zhuǎn)翻卸進(jìn)入料斗，隨后給料器連續(xù)不斷送往輸送帶，最后到達(dá)堆場(chǎng)。為防止輸送帶發(fā)生大量撕裂，輸送帶安裝了防撕裂檢測(cè)裝置，其工作原理是輸送帶撕裂后，檢測(cè)煤炭從撕裂處的灑落。有時(shí)輸送帶撕裂口子疊加，造成后續(xù)防撕裂裝置無法檢測(cè)撕裂。生產(chǎn)作業(yè)過程中，BF 輸送帶多次發(fā)生異物縱向撕裂突發(fā)故障，撕裂最短一次為147 m，而撕裂最長(zhǎng)一次達(dá)到400 m，連續(xù)停機(jī)4 d。BF 輸送帶撕裂主要是由于火車皮中的拉桿（或稱為撐桿）脫落后，隨著煤炭一同進(jìn)入卸車流程，拉桿卡在給料器簸箕和輸送帶之間，造成輸送帶撕裂。

國內(nèi)很多學(xué)者在輸送帶保護(hù)方面進(jìn)行了研究，提出多種保護(hù)檢測(cè)裝置。苗長(zhǎng)云等[1]提出一種基于聲音的帶式輸送機(jī)輸送帶縱向撕裂的檢測(cè)方法，解決了輸送帶縱向撕裂檢測(cè)精度低、實(shí)時(shí)性差等問題。方崇全[2]提出了一種基于激光線束輔助的視覺檢測(cè)系統(tǒng)，對(duì)輸送帶縱向撕裂進(jìn)行檢測(cè)。李靖宇[3]針對(duì)煤炭雜質(zhì)撕裂輸送帶，提出一種防止輸送帶撕裂的落料漏斗，應(yīng)用于現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)。從源頭進(jìn)行異物攔截，不僅能降低首條輸送帶撕裂發(fā)生的概率，同時(shí)能夠減少下游輸送帶撕裂發(fā)生。在查詢的文獻(xiàn)資料中，研究人員主要研究?jī)?nèi)容為輸送帶撕裂的檢測(cè)方法和手段，然而未查閱到關(guān)于輸送帶源頭分離攔截拉桿和長(zhǎng)物體的相關(guān)文獻(xiàn)資料，故本文主要針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)首條BF 輸送帶拉桿撕裂情況，開展分離裝置的研究與應(yīng)用。

2 技術(shù)方案

2.1 火車?yán)瓧U分析

火車皮中的拉桿（撐桿），主要是保證車皮的橫向剛度，防止車皮裝載后發(fā)生變形。拉桿兩端采用螺栓或鉚接形式固定，長(zhǎng)時(shí)間使用后，煤料對(duì)拉桿的沖擊造成兩端鉸點(diǎn)螺栓松動(dòng)，或螺栓銹蝕后斷裂脫落，最后拉桿隨著煤炭進(jìn)入料斗和給料器，極容易卡在給料器和BF 輸送帶之間。

2.2 總體思路

給料作業(yè)時(shí)為防止粉塵外溢，通常都在給料器和BF 輸送帶之間安裝了防塵罩，防塵罩沿著輸送帶方向長(zhǎng)度約2.2 m，其頂部距離輸送帶工作面高度約2 m。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)察看，造成BF輸送帶撕裂的拉桿長(zhǎng)度基本上是3 m 左右，拉桿一端卡在給料器前端的防塵罩，另外一端墜落刺穿輸送帶，卡到緩沖托輥中，造成輸送帶撕裂（圖1）。短于3 m 的拉桿，即使一端墜落到輸送帶上，由于另外一端沒有卡在給料器防塵罩，會(huì)隨著煤料一同進(jìn)入下游輸送帶最終達(dá)到堆場(chǎng)。雖然短于3 m 的拉桿不會(huì)造成BF 輸送帶撕裂，但可能會(huì)撕裂下游其他輸送帶。因此，保證拉桿一端不墜落到輸送帶，使其保持在BF 輸送帶上方，就能避免輸送帶撕裂。

圖1 輸送帶撕裂

2.3 拉桿幾何尺寸確定

確定總體思路方案后，首先分析拉桿的幾何尺寸?，F(xiàn)場(chǎng)測(cè)量C80車型拉桿，由Φ120 mm 圓管制作，端部鉸點(diǎn)處設(shè)有加強(qiáng)筋板，筋板長(zhǎng)300 mm。

2.4 拉桿分離裝置設(shè)計(jì)

獲得拉桿相關(guān)尺寸后，分離長(zhǎng)拉桿的形式設(shè)計(jì)為格柵式橫桿，格柵式的橫桿裝置可把拉桿卡在給料器簸箕與橫桿之間，起分離和固定作用。格柵式橫桿如圖2 所示，橫桿由100 mm×16 mm 扁鋼制成，在其上部焊接Φ20 mm 圓鋼，圓鋼高度300 mm；考慮拉桿端部最大尺寸為300 mm，故每個(gè)圓鋼間距設(shè)計(jì)為330 mm，這樣無論拉桿從中間斷裂還是連同鉸點(diǎn)筋板一起墜落，都能保證拉桿落在設(shè)計(jì)的格柵橫桿上。

圖2 格柵式橫桿

橫桿兩端焊接法蘭板，用4 條M16 高強(qiáng)螺栓與給料器防塵罩側(cè)板連接，保證整體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。由于接卸煤炭中會(huì)含有其他雜質(zhì)，為防止雜質(zhì)沖擊橫桿掉落造成輸送帶縱向撕裂，在橫桿兩端各加工1 個(gè)Φ20 mm 的圓孔，防塵罩頂部焊接吊耳，在安裝時(shí)穿Φ12 mm 鋼絲繩吊在給料器除塵罩上部。

2.5 拉桿分離裝置安裝位置確定

給料器型號(hào)LDCF2432，工作能力100～1600 t/h。給料器振動(dòng)簸箕工作面與地面呈10°傾斜，選定的安裝位置必須保證給料器不同給料量時(shí)，不影響生產(chǎn)和不發(fā)生堵斗現(xiàn)象，同時(shí)能實(shí)現(xiàn)有效分離車皮拉桿效果。給料器采用垂直輸送帶方式進(jìn)行給料，而給料器簸箕邊沿到對(duì)側(cè)除塵罩距離較短，料斗空間較小，然而橫桿裝置必須安裝在除塵罩下部和輸送帶機(jī)導(dǎo)料槽上部，并且應(yīng)與輸送帶平行。

（1）確定橫桿的前后位置。為滿足生產(chǎn)要求和實(shí)現(xiàn)拉桿分離目標(biāo)，測(cè)量給料器振動(dòng)簸箕邊沿與除塵罩內(nèi)壁的距離，測(cè)量值為840 mm。確定橫桿與給料器簸箕邊沿距離，理論上橫桿與給料器簸箕越近越好，但是距離太小后煤炭沖擊橫桿，不僅影響生產(chǎn)效率，而且在煤炭不斷沖擊下，橫桿使用壽命也將縮短。經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)多次觀察給料器不同給料量作業(yè)工況，在綜合考量給料器振動(dòng)簸箕煤層厚度和落煤痕跡后，最后確定橫桿裝置與簸箕邊沿相距最小距離為400 mm。該位置處安裝橫桿裝置，既能保證給料量不會(huì)受到影響和不發(fā)生堵斗現(xiàn)象，又可實(shí)現(xiàn)拉桿最早觸碰橫桿。

（2）確定橫桿安裝高度。極限工況下拉桿處于煤層下和簸箕工作面接觸，因此，橫桿的安裝高度不能超過簸箕工作面向前的延長(zhǎng)線。為能分離長(zhǎng)度更短的拉桿，并且保證橫桿裝置的強(qiáng)度和卡住拉桿的穩(wěn)固效果，橫桿數(shù)量由最初設(shè)計(jì)的1 組增加到2 組，2 組橫桿間隔設(shè)定為200 mm，并且呈高低分布，靠近振動(dòng)簸箕側(cè)比遠(yuǎn)離振動(dòng)簸箕側(cè)高出50 mm。

（3）增設(shè)防止拉桿翹起裝置。在給料器振動(dòng)簸箕上方橫向增設(shè)鋼絲繩，以防止拉桿后端翹起后前端扎在輸送帶上造成輸送帶撕裂。安裝位置在不干涉給料器閘板上下動(dòng)作時(shí)，起到防止拉桿后端翹起的作用。安裝形式：在給料器料斗兩側(cè)襯板上焊接掛耳，在兩側(cè)掛耳處穿鋼絲繩用鋼絲繩卡子固定。安裝數(shù)量為2 根，能更好地保證此裝置的效果。具體安裝如圖3 所示，在簸箕上方450 mm 處橫向加裝2 根相距690 mm 的鋼絲繩作為壓桿裝置，鋼絲繩為Φ12 mm，第1 根與給料器簸箕邊沿相距500 mm，現(xiàn)場(chǎng)觀察所安裝掛耳的襯板不會(huì)受到煤料磨損，把需要安裝鋼絲繩的對(duì)應(yīng)位置的襯板由原來的涂層襯板改為厚度為16 mm 的鋼板，在鋼板上焊接掛耳，鋼絲繩可穿過掛耳孔用鋼絲繩卡子固定。

圖3 拉桿分離裝置安裝位置

（4）模擬拉桿分離裝置。確定拉桿分離裝置的安裝方案后，用軟件建立3D 模型，模擬拉桿在給料器內(nèi)的極限狀態(tài)，檢驗(yàn)方案的可靠性（圖4）。通過軟件模擬了不同長(zhǎng)度的拉桿在給料器內(nèi)各個(gè)位置的狀態(tài)，分析拉桿的極限位置等情況。模擬結(jié)果表明：長(zhǎng)度大于2300 mm 的拉桿均能實(shí)現(xiàn)100%分離攔截；長(zhǎng)度2000～2300 mm 的拉桿基本上都能實(shí)現(xiàn)分離攔截，在特殊情況下，該長(zhǎng)度范圍的拉桿會(huì)落入輸送帶，但不會(huì)卡在除塵罩與輸送帶之間；長(zhǎng)度1000 mm 的拉桿，只有在垂直于輸送帶時(shí)才能實(shí)現(xiàn)分離攔截，其他形態(tài)暫時(shí)還不能實(shí)現(xiàn)分離。因此設(shè)計(jì)的分離裝置是安全可靠的，不會(huì)因?yàn)榘惭b這種裝置后對(duì)設(shè)備造成影響。

圖4 拉桿分離裝置的3D 模擬

（5）試驗(yàn)檢測(cè)。軟件模擬檢驗(yàn)成功后進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)的安裝和試驗(yàn)，安裝后用Φ21 mm 的無縫鋼管模擬不同長(zhǎng)度拉桿進(jìn)行試驗(yàn)，進(jìn)一步確認(rèn)此裝置可以完成拉桿的分離攔截。

3 應(yīng)用情況及效果

拉桿分離裝置應(yīng)用在8 臺(tái)給料器中，自拉桿分離裝置投入使用以來，在不影響設(shè)備運(yùn)行情況下，共分離不同長(zhǎng)度拉桿80 余根，輸送帶未出現(xiàn)撕裂現(xiàn)象（圖5）。使用分離拉桿的效果明顯，輸送帶沿線轉(zhuǎn)接料斗內(nèi)也未發(fā)現(xiàn)有長(zhǎng)桿類雜物，達(dá)到了預(yù)期效果。

圖5 現(xiàn)場(chǎng)分離的拉桿

4 結(jié)論

針對(duì)火車?yán)瓧U撕裂輸送帶異常情況，在分析拉桿撕裂輸送帶原因后，結(jié)合給料器工作原理，有效利用其狹小空間，經(jīng)過詳細(xì)計(jì)算、3D軟件模擬分析和實(shí)踐驗(yàn)證，設(shè)計(jì)出一種分離攔截裝置。該裝置主要有以下優(yōu)點(diǎn)：①裝置構(gòu)造簡(jiǎn)單，安裝方便；②在不影響給料器生產(chǎn)作業(yè)和堵斗的前提下，能夠有效分離攔截火車?yán)瓧U；③安裝位置設(shè)計(jì)在首條輸送帶，從源頭減少拉桿進(jìn)入生產(chǎn)環(huán)節(jié)，對(duì)下游輸送帶也起到保護(hù)作用；④此裝置安裝在給料器內(nèi)，分離的桿件易被發(fā)現(xiàn)，便于取出。