皮帶機作業線對鋁礬土作業的技術創新與應用

王海洋，王川汶

（煙臺港股份有限公司礦石碼頭分公司，山東 煙臺 2 6 4 0 0 0）

皮帶機作業線對鋁礬土作業的技術創新與應用

王海洋，王川汶

（煙臺港股份有限公司礦石碼頭分公司，山東 煙臺 2 6 4 0 0 0）

本文簡要介紹了鋁礬土與鐵礦石、煤炭物料特性的區別,詳細分析皮帶機作業線在裝卸鋁礬土作業時出現的問題，根據鋁礬土物料的特性，通過技術改造與創新，深入探討解決鋁礬土作業過程中出現的粘料、堵料及皮帶機打滑跑偏問題。

皮帶機；鋁礬土；粘料堵料；打滑跑偏

皮帶機作業線在作業鋁礬土的過程中，會造成作業期間轉接漏斗、皮帶帶面和托輥上粘料，不僅易堵塞漏斗，也易改變皮帶之前的受力大小和方向，導致皮帶在運行過程中不受控制，皮帶機打滑、跑偏等故障，嚴重影響生產。

1 鋁礬土與鐵礦石、煤炭物料特性比較

貨種鋁礬土鐵 礦 石煤炭堆積密度/（t/m3）1.4～1.7 1.8～2.8 0.6 5～1靜安息角/° 3 5～5 0 3 7～4 5 3 0～4 5動安息角/° 3 0～4 0 1 5 1 5～2 0粒度/m m 1～1 0 0～5 0 0～1 0 0表面含水率/% 1 3～1 6小于1 0 8～1 3

通過鋁礬土與鐵礦石和煤炭的比較可以發現，鋁礬土具有含水量大、粘連性強、安息角大等特點，鋁礬土的特性使其在通過皮帶機的運輸過程中，造成機房漏斗、皮帶機帶面和托輥上粘料，使皮帶機的性能在生產過程中降低 ，導致作業效率降低。

2 針對鋁礬土作業進行的技術改造與創新

（1）建模分析并改造：利用E D E M軟件對改進前后的結構進行數值模擬分析，對機房漏斗結構進行改造。

圖1 改造前物料實時速度

圖2 改造后物料實時速度

通過對比可以看出，導流板、溜管的上部結構基本沿著物料自有軌跡排布，溜管下部也盡可能的減小物料對溜管壁的沖擊，保證其盡可能的處于滑動狀態，在溜管出口處，物料速度約1 0 m/s，對膠帶的沖擊力與改造前大約相等。

由于原漏斗設計主要是對鐵礦石、煤炭作業，漏斗處的導流擋板使用的是格柵板，針對鋁礬土作業需將漏斗改為八邊形，兼顧了制造加工難度和性能需求兩方面的考慮，減少了物料運行的死角。溜管的下部改造為靴子形狀，目的是通過流體力學理論給粉塵留下回旋空間，降低導料槽風壓，降低粉塵溢出量。溜管的上半部分的右側主要用于滑落清掃器清理下的黏性粉狀物料，使用大傾度，加大了體積，保證物料能夠順利滑落。

（2）針對物料特性對刮料器重新設計改造。原有刮料器為三組普通聚氨酯刮料器，安裝在皮帶機帶頭部位，主要是對于鐵礦石、煤炭貨種，使用過程中刮料效果尚可，帶面不會出現粘料情況。但是對于鋁礬土的這種特殊物料效果很差，主要是由于鋁礬土粘性大，顆粒細微，刮料器對于0.3 mm及以下的物料無法達到徹底清理效果，導致皮帶機粘料。我們采用多組硬質合金刀片交叉排布，每組刀片既可以繞著支撐管軸轉動，還可以隨著聚氨酯底座一起擺動，刀片采用獨立彈簧支撐，可以精確調整所需接觸壓力，從而保證合金刀片與皮帶表面始終處于最佳接觸狀態，外部緩沖彈性補償裝置，可以有效抗擊皮帶沖擊振蕩，保證刮片和皮帶表面充分接觸，通過使用效果驗證完全滿足鋁礬土作業的要求，作業過程中皮帶帶面干凈無粘料，達到了良好的清掃效果。

（3）防偏托輥組設計改造。現階段皮帶機防偏托輥采用的是前傾托輥組和V型托輥組。前傾托輥組就是將槽型托輥組的兩個側托輥向輸送帶運行方向前傾一定角度（角度設計一般2～3°）。當皮帶跑偏時前傾托輥組兩側托輥的軸線不再與輸送帶運行方向垂直，而是前傾一個角度r，兩側托輥各自將產生一個使輸送帶向中心移動的力F a和F b。

當輸送帶正常工作時，兩側托輥與輸送帶接觸的長度相近，輸送帶與兩側托輥的摩擦力相近，因此輸送帶橫向移動的分力也就可以認為相等，即F A=F B，輸送帶中心線和輸送機中心線重合，輸送帶在中間位置保持正常運行。當輸送帶向一側跑偏時，輸送帶中心線和輸送機中心線將不再重合，此時兩側托輥與輸送帶接觸的長度發生變化，輸送帶與托輥橫向分力不再平衡，產生的合力使輸送帶向中間移動，保證輸送帶正常運行。

缺點：一是由于輸送帶復位的力量是兩側托輥橫向力的差值，則上托輥應是全部采用前傾托輥組，目前皮帶機上并不是全部采用前傾托輥組，因此皮帶機跑偏時，調偏滯后，效果不是很理想；二是采用前傾托輥組將使托輥的運行阻力明顯增大，皮帶輸送機運行功率將增加。

V型下托輥組由兩節托輥和托輥架組成，兩個托輥分別與水平面成α夾角，形成V字型，α一般取1 5°。

當輸送帶屬于正常工作時，輸送帶中心線和輸送機中心線重合，兩節托輥上各承受輸送帶的重量相等，輸送帶自重產生的輸送帶橫向移動的分力也相等。當輸送帶向一側跑偏時，兩節托輥各承受輸送帶的重量將改變，跑偏側的輸送帶接觸長度加長，承受重量增加，另一側輸送帶接觸長度減短，承受重量減輕，減小，達到調偏的效果。

缺點：

（1）跑偏時，調節滯后，反應很慢，很難短時間內調節到位；

（2）目前皮帶機設備上安裝的V型托輥明顯數量少，在一定程度上無法滿足皮帶機長距離跑偏。

針對目前所使用防偏托輥出現的問題以及缺點，綜合國內防偏托輥的類型及功能，國內防偏托輥類型主要有絲桿式、單軸承調心托輥組式以及手搖式渦輪桿式等，其功能主要是針對于鐵礦石、煤炭、糧食運輸皮帶機調偏，而且使用效果較差。

通過重新設計后，皮帶機防偏托輥組采用上調心托輥組和下調心托輥組構成。上調心托輥組由機架、左托輥支架、右托輥支架、中間托輥支架、左托輥、右托輥，中間托輥、左防偏輪、右防偏輪、限位裝置和調心裝置構成。皮帶機下調心托輥組由機架、左托輥支架、右托輥支架、左托輥、右托輥，左防偏輪、右防偏輪、限位裝置和調心裝置構成。

改造后當輸送帶正常運行時，左、右托輥支架上的托輥與輸送帶的接觸面近乎相等，摩擦力也相等，托輥在回位彈簧力作用下，保持與輸送帶正相交。調心托輥組傳動軸不轉動，無糾偏動作。

當輸送帶輕跑偏時，輸送帶與左、右兩個托輥支架上的托輥接觸面積不相等，導致左、右兩個托輥支架所受的摩擦力不相等，摩擦力大的一側托輥支架會隨輸送帶運行前方偏轉，從而帶動傳動軸轉動，通過調心機構牽引另一側托輥支架即刻向反方偏轉。此刻，偏轉的左、右托輥在運行中產生了向心力，促使輸送帶向接觸面少的一側托輥支架移動，直至與左、右托輥接觸面相等，即完成輸送帶的糾偏工作。

當輸送帶跑偏嚴重，只靠左、右托輥的摩擦力不能完成糾偏時，皮帶接觸到了防偏輪，兩側防偏輪邊縮短距離邊通過與輸送帶間的摩擦強力將皮帶推向中心位置，實現糾偏。當糾偏成功皮帶回中時，在回位彈簧力的作用下托輥又轉回到初始位置。

優點：

（1）托輥支架的擺動范圍控制在大約±1 5°，區別于普通的調心托輥擺動范圍±1 0°；

（2）連桿上有特制的回位彈簧，回位彈簧的安裝區別于其他普通調心托輥沒有安裝回位彈簧；

（3）防偏立輥為蘑菇型，區別于其它的防偏立輥為半圓形；

（4）調心裝置用冷板密封，防塵效果好；

（5）上調心托輥組為4組托輥，區別國內目前常見的調心托輥組為2組托輥。

3 結語

皮帶機作業線對鋁礬土作業的技術創新與應用，不僅克服了原有轉接漏斗堵料、皮帶機粘料打滑跑偏和電機能耗大的問題，而且提高了鋁礬土作業效率，節約了大量生產成本，在港口專業化碼頭建設和使用中具有非常大的借鑒意義和推廣應用前景。

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