井下皮帶運輸系統設計與應用

劇金偉

（平煤股份一礦，河南 平頂山 467000）

引言

傳統的原煤準備控制系統是一種基于繼電接觸器人工手動方式的半自動化系統，現場環境惡劣，對設備損傷較大，使設備經常出現一些故障，例如皮帶跑偏、過載、打滑及撕裂等。如果原煤準備系統在運行過程中，某單臺設備出現故障，則該設備應按照順序停止設備同時停止，并給出故障指示信號，使員工能夠準確的找出故障位置，并排除故障，以減少系統的維修時間。隨著生產規模的擴大，原煤運輸系統的作用日益突出，而傳統的控制系統已無法滿足洗煤廠的需要，因此，需要對傳統的選煤廠原煤運輸系統進行改造。

一、皮帶運輸機的結構

（一）輸送帶

皮帶運輸機主要結構有：機架、皮帶（或輸送帶）、機頭滾筒、機尾滾筒、驅動裝置、上下托輪、拉緊裝置及清掃裝置等組成。在輸送帶既是承載機構，又是牽引機構。常用的輸送帶有3 種類型，即普通輸送帶、鋼絲繩芯輸送帶和鋼絲繩牽引輸送帶。在這里使用的是普通輸送帶的結構。輸送帶用數層帆布做帶芯，層與層之間用橡膠粘合在一起，然后在外表面周圍用橡膠蓋層加以保護。帆布由棉、尼龍等纖維織成或為混紡物。帆布層用來承受載荷并傳遞牽引力，而橡膠保護層用來防止外界物體對帆布層的損傷及有害物質的腐蝕。輸送帶強度按帆布層的拉斷力來計算。國產橡膠帶有兩種：一種為普通型，每層帆布的徑向拉斷力為56oN / cm ；另一種為強力型，每層帆布的徑向拉斷力為960N / cm 。保護層的厚度是：上層（與貨載接觸面）厚度為3mm ；下層厚度為lmm 。

（二）托輪和機架

托輪是用來支承輸送帶，減少輸送帶阻力，并使輸送帶懸垂度不超過一定限度，以保證輸送帶運行平穩。托輪由軸、軸承和標準套筒等組成。托輥按用途可分為槽型托輪、平型托輪、調心托輪和緩沖托輪四種，在這里使用的是槽型托輪。槽型托輥用于輸送散裝，一般由3個托輪組合而成，槽角一般為30 °，其結構如圖2-1所示，可折式帶式輸送機的槽型托輪中的3個托輪是相互相接的，其中兩個側托輪掛在機架上；通用固定式帶式輸送機的槽型托輥是固定在機架上的。上下托輥的間距一般為1.5m。

圖2-1 托輪的結構

機架按結構可分為落地式和繩架吊掛式兩種。落地式機架又分為固定式和可拆移式兩種。固定式是將機架固定在地基上，而拆移式是在機架與機架之間、托輥與機架之間的連接都采用插入式，用銷釘固定，整個機架沒有一個螺栓。繩架吊掛式的鋼絲繩機架由兩根縱向平行布置的鋼絲繩組成，每隔60m 安裝一個落地式緊繩托架。這種機架的結構簡單，節省鋼材，又便于拆裝。

（三）驅動裝置

驅動裝置是帶式輸送機的動力源.驅動裝置的組成由電動機、液力偶合器、減速器和主動滾筒等部分組成。若是雙滾筒單電動機傳動，則還有一對傳動齒輪。

（四）拉緊裝置

拉緊裝置的作用，一是保證輸送帶有足夠的張力，使滾筒與輸送帶之間產生必要的摩擦力；二是限制輸送帶在各托輥之間的懸垂度，確保輸送機的正常運轉。拉緊裝置分為機械拉緊式和重砣拉緊式兩種。圖2-2為機械螺桿式拉緊裝置。調節螺桿可以調節皮帶的張力，但要調節平衡否則就會跑偏，若出現跑偏也可以調節螺桿使皮帶保持平衡安全運轉。

圖2-2 螺桿式拉緊裝置

（五）清掃裝置

清掃裝置主要安裝在卸載端和靠近機尾換向滾筒的內側回空段輸送帶的上面。用來清掃膠帶表面的黏附物，防止輸送帶損壞。

清掃裝置安設在卸載端，用來清掃膠帶表面的粘附物料。目前我國帶式輸送機上使用較多的是刮板式清掃器。其刮板（用橡膠帶制成）靠重砣的重量緊貼在輸送帶上，將卸載后輸送帶表面的粘附物料刮掉。這種重砣刮板式清掃裝置的使用效果不好。近年來，各部門已廣泛使用彈簧式清掃刮板，其效果較好。除在輸送機的卸載端外，還在靠近機尾換向滾筒內側處安設有清掃裝置，一般為犁形清掃裝置，使刮板緊貼輸送帶的內表面（回空段輸送帶的上表面），清掃運輸時撒落和粘附的物料。

皮帶輸送機的保護和控制裝置有：急停開關、跑偏傳感器、煙霧傳感器、堆煤傳感器及本安型網絡控制箱等組成。

如圖2-3是皮帶運輸機的結構和外形。

圖2-3 皮帶運輸機的結構和外形

二、皮帶運輸機的原理

（1）皮帶運輸機的基本原理

輸送帶連接成封閉環形，用張緊裝置將它們張緊，在電動機的驅動下，靠輸送帶與驅動滾筒（或驅動輪）之間的摩擦力，使輸送帶連續運轉，從而達到將煤炭由裝載端運到卸載端的目的。

（2）提高摩擦牽引力的途徑

①增大輸送帶的初張力：在生產實際中通過拉緊裝置適當地增大初張力，以提高牽引力

②增大摩擦系數：在主動滾筒表面上包覆一層摩擦系數大的木襯或橡膠等襯墊（包膠或鑄膠），以增大摩擦系數。

③增大圍包角：當所需的牽引力較大時，采用雙滾筒傳動，使其圍包角可達480°左右。

結束語

皮帶運輸是一種在牽引的連續運輸設備，主要用于煤炭、冶金、有色金屬和水泥等礦山中。車輛運輸成本高，帶式運輸機越來越顯示出它的集約化、自動化、連續化、簡單化、清潔化、環保化、安全化等突出的綜合優勢。主要用于運輸塊狀、粒狀、和散狀等物料和成件的貨物，廣泛的應用于工業。傳統的皮帶運輸機調速系統大部分是人工或半自動調速的，應用在皮帶運輸機的直流電機，存在動態性能差，故障率高，維護困難的缺點，本文就是采用PLC和變頻器相結合的控制技術承擔提高生產效率的設計。