輸煤皮帶機皮帶撕裂檢測裝置的設計研究

呂建軍

（西山煤電西曲礦運輸區運輸一隊，山西　古交　030200）

引言

輸煤皮帶機是煤礦企業生產經營中最重要的機械設備，皮帶發生撕裂故障也是皮帶機乃至煤礦企業最常見的安全故障。皮帶機的正常運行關系到煤礦開采的順利進行，同時也關系到煤礦企業的經濟效益。在整個煤礦運輸環節過程中，諸多的機械運行設備中皮帶是其最薄弱的地方，但是其皮帶的成本點占運輸成本機器的45%左右。因此設計一款皮帶撕裂檢測裝置是非常有意義的。

1　皮帶常見撕裂原因和現象分析

1.1　皮帶跑偏撕裂和抽芯撕裂

皮帶在運行途中，因受力不均導致與設備發生相應的摩擦，造成皮帶撕裂，這就是因皮帶跑偏造成的撕裂現象。另外皮帶在受到激烈的沖擊力作用時，會造成皮帶中的鋼絲斷裂，這就是抽芯撕裂現象[1]。

1.2　物料卡壓堵塞撕裂與異物劃傷撕裂

溜槽下部區域由于溜槽前沿和皮帶間的距離有限，當大塊物料下落時容易將皮帶砸破從而導致撕裂[2]。另外當運輸的物料中有尖銳利器時，在接觸皮帶時由于慣性作用，利器下部可以直接穿透皮帶卡在托輥上，在運動過程中造成皮帶撕裂。

從以上皮帶常見撕裂原因和現象來看，設計一款皮帶撕裂檢測裝置是非常有必要的。當前市場上存在的防撕裂裝置維護過程復雜、造價高，因而沒有得到廣泛應用，設計一款新型的撕裂檢測裝置是非常符合當前市場行為的[3]。

2　新型鋼絲攔索式撕裂檢測裝置結構

為保障公司煤礦運輸工作的正常進行，特同相關技術人員一起設計了這款鋼絲攔索式的皮帶撕裂檢測裝置。通過對上述皮帶常見的撕裂原因和現象進行分析，可以看到使用鋼絲攔索式的皮帶撕裂檢測裝置更為合適，其結構簡單、靈敏度好。針對市場上這類檢測裝置的不足，設計了這款新型鋼絲式撕裂檢測裝置，具體結構簡圖如圖1所示[4]。

圖1　新型的鋼絲式撕裂檢測裝置構成

從圖1中可以看到該裝置中是對鋼效與滑輪進行合理的組合而形成的。鋼效的位置處于皮帶的下方，其整體橫跨整個皮帶的底部。結構中鋼絲一端固定在皮帶側的豎垂直鋼上，經鋼絲改向支架頂端上帶四槽的尼龍小輪，此時的鋼絲就表現出梯形布置。皮帶在工作過程中因表面張力的影響其截面呈現梯形槽面，槽的兩個底角為圓弧角，一般讓支架頂端的尼龍小輪在這個圓弧角處，從圖1中A放大圖可以看出。其目的是為了保證尼龍小輪的上邊緣到皮帶底部的距離和鋼絲到皮帶底部的距離相等[5]。

該新型鋼絲式撕裂檢測裝置加工成型后，在皮帶機上經過了多次的現場試驗，一般來講其鋼絲與皮帶底部的距離為3 cm最為合適。鋼絲的另一端經過鼓形尼龍輪連接了配重，正對配重安裝一枚電感型接近開關，進一步把信號傳遞到控制系統PLC中。我們來看其鋼絲改向支架結構（如下頁圖2所示），在其底部有一個旋轉軸，不僅起到支撐作用，還能保障其與底座保持垂直狀態。另外對于支架的高度和底座位置都可以通過旋轉進行合理的調節，用以來適應皮帶寬度與其傾角的不同。

3　該裝置安裝與保護的原理

圖2　鋼絲改向支架俯視圖

該裝置的安裝位置在距離落料點8m的托輥架之間，當皮帶發生撕裂破損，因破壞出現的相關斷頭會對裝置內的鋼絲形成一種撞擊過程，從而使裝置可以進行相應的檢測，保障皮帶能及時停轉。裝置產生信號后，盡管發生脫離，但由于慣性因素皮帶仍在膠進，配重被持續拉到槽鋼頂端的鼓形尼龍輪處，無法通過尼龍輪與槽鋼的間隙，此時鋼絲與配重間的銅制小鉤由于質地較軟將發生形變，配重脫離鋼絲落于地面。此設計可以保障皮帶免受二次破壞[6]。

4　該檢測裝置的特點

1）該檢測裝置在結構上相對簡單，制作成本也非常低，對其安裝過程也非常便利。從圖1可以看出，主要是由底部槽鋼橫梁、鋼絲固定端立柱、鼓形尼龍輪槽鋼和鋼絲改向支架四部分組成。這四部分的連接彼此之間還可以進行調節，能適用各種不同皮帶運輸機的保護。4部分連接處均設計成可調節結構，對于寬度相同、槽傾角相同的皮帶都可通用。

2）采用配重張緊的鋼絲設計可以提高裝置的靈敏度。尼龍輪和小銹鋼輪軸旋轉靈活，可以避免出現設備銹壞等情況。

3）鋼絲改向支架的設計保證了鋼絲攔索近似于皮帶承載的底部輪廓，保證了各監測點到皮帶底部的距離相同。由于支架可以向前倒伏，即使皮帶撕裂處撞擊到支架上也可以使鋼絲拉動配重運動，這樣整條鋼攔纜索上沒有檢測的漏點[7]。

4）鋼絲與配重間的銅質小鉤，既保證了故障信號的產生與傳輸，又保障了皮帶免受二次損害。

5　結論

該新型鋼絲攔索式撕裂檢測裝置于2015年在某煤礦開采現場進行了多次實驗，實驗結果表明皮帶正常作業時，裝置工作穩定，誤動作較少，期間曾多次檢測出皮帶機撕裂故障，有效保證了設備安全，避免了因撕裂故障擴大而導致的直接和間接經濟損失。目前，該裝置已在神華集團各條皮帶線上廣泛應用。該檢測裝置盡管有諸多優點，起到檢測保障作用，但在應用中還有些不足，需要后期技術人員根據工況進行相應的改進。整體來講，該新型鋼絲攔索式撕裂檢測裝置的設計較為成功，可以彌補皮帶機皮帶安全保護的漏洞，改善了設備的運行狀況，降低了維修成本，具有良好的市場經濟價值，可以在其他煤礦進行推廣。

[1]趙炎，許寧，左來寶.港口皮帶機輸送帶撕裂產生的原因分析及預防[J].港口裝卸，2015（2）：19-21.

[2]李卓健.輸煤皮帶機皮帶撕裂檢測裝置的設計[J].科技傳播，2014，6（13）：96；106.

[3]劉曉光.皮帶機回程保護裝置的設計與應用[J].硅谷，2014，7（10）：17-19.

[4]趙志斌，陳洪良，房勇.輸煤皮帶撕裂檢測裝置的研制與應用[J].東北電力技術，2011，32（10）：50-52.

[5]周德維.一種防止運輸皮帶縱向撕裂檢測方法[J].港口科技，2011（4）：27-30.

[6]顧凱，陳偉，汪大春.輸煤皮帶機皮帶撕裂檢測裝置的設計[J].設備管理與維修，2010（5）：34-37.

[7]張國旭.港口皮帶機系統防撕裂裝置的綜合應用[J].科技信息，2009（23）：483-484.