某礦皮帶運輸機拉緊方式的優化研究

宋 濤

（同煤集團永定莊煤業公司安監站， 山西 大同 037024）

引言

皮帶運輸機是一種運輸裝置，由電機提供動力，利用滾筒與輸送帶之間的摩擦力來運載物體。皮帶運輸機由于運輸量大、距離長、穩定可靠、構造簡單且適應能力強而被各行各業廣泛使用，尤其在煤礦井下生產中更是擔負著無可替代的作用。在實際生產應用過程中，當滾筒與皮帶面之間摩擦力減小，或者所承載的物料過重時，皮帶可能發生打滑而不能傳遞牽引力，從而對生產造成影響和產生經濟損失。為了確保皮帶運輸機運輸過程中的穩定性，拉緊裝置往往是必不可少的部件，它既能避免輸送帶下垂而致使所運輸物品掉落，同時也能基于具體運輸工況而彌補輸送帶伸長量的變化問題，從而確保皮帶運輸機可靠運轉[1]。然而不同工況適合的拉緊方式存在顯著不同。

1 皮帶運輸機拉緊方式的分類

1.1 螺桿式拉緊類型

螺桿式拉緊類型如圖1所示，可知螺桿式拉緊類型的張緊滾筒設計在皮帶運輸機尾端的架子上，當需要變化皮帶張緊度時，利用特定工具調節皮帶螺桿的伸長量，從而控制張緊滾筒移動，進而達到調控皮帶運輸機張緊程度的目的[2]。螺桿式拉緊類型構造較為簡單，成本低，但是張緊滾筒往往會隨著時間而移動位置，導致張緊程度隨時間延長而下降。該裝置適合應用在對張緊精確度不高、張緊力要求較小、皮帶作業時間有限的皮帶運輸機。

1.2 水平拉伸式張緊類型

皮帶運輸機水平拉伸式張緊裝置如圖2所示。由圖2可知，該裝置將張緊滾筒安裝在可移動小車上，外加荷載通過滑輪組始終連接小車確保張緊力的大小和方向保持不變，其最大張緊程度取決于外加荷載的重量。皮帶運輸機拉伸式張緊裝置構造較為簡單，后期投入維護小，但裝置占地體間較大，安裝調試較為復雜，因此，該裝置多用于長時間運輸物料、運輸距離長且運載功率較大的皮帶運輸機[3]。

圖1 螺桿式拉緊類型

圖2 拉伸式張緊裝置

1.3 豎直拉伸式張緊類型

皮帶運輸機豎直拉伸式張緊裝置如下頁圖3所示。由圖3可知，豎直拉伸式張緊裝置同樣通過外加荷載來拉伸張緊滾筒從而完成對運輸皮帶的張緊，和水平拉伸式張緊裝置不同的是它并不需要移動小車，而是通過兩個支撐滾筒改變皮帶運轉方向，方向由水平轉變為豎直，再通過外加荷載對張緊滾筒進行豎直拉伸。這種裝置較水平拉伸式張緊裝置而言，占地空間小，但是由于持續對張緊滾筒實施外加荷載，無疑增加了設備的耗損率，增加成本投入，縮短了皮帶使用壽命。

圖3 豎直拉伸式張緊裝置

1.4 絞車式拉緊類型

絞車式拉緊類型由速度控制器、停車器、鋼絲纜繩、皮帶滾筒等部件構成，通過在皮帶運輸機上安裝張力測定傳感器，實時監測皮帶運輸機的張緊程度。一旦張緊程度改變，且超過所設定的正常范圍時，絞車式拉緊類型即能迅速作出反應，基于當前工況及時作出準確判斷，重新核定皮帶機張力以保證輸送機正常生產。絞車式拉緊類型可以基于具體工況實時調控皮帶拉緊程度，是目前較為理想的拉緊類型，然而由于傳感器可靠性問題及傳送信號傳輸速度等因素的制約，絞車式拉緊類型有時會出現錯誤動作指示，從而影響皮帶拉緊效果。

1.5 液壓拉緊類型

液壓拉緊類型如圖4所示。由圖4可知，液壓拉緊類型通過液壓能為皮帶提供張緊力，能夠根據皮帶運輸機的荷載變化實時反饋調節。該裝置反應動作快，能有效避免皮帶啟動和運行過程中的打滑、運行不平穩等情況，張緊程度能夠始終保持較高水平。液壓拉緊類型能夠控制皮帶的正常生產張緊力是啟動張緊力的0.7～0.8倍，運輸過程平穩，除此之外，其還能遠程調控張緊類型。

圖4 液壓拉緊類型

2 某礦607皮帶運輸機拉緊方式的優化

由于最初設計時主要考慮到空間限制的原因，某礦607皮帶運輸機采用中部豎直拉升式張緊類型，結果在后期1年的試驗運行過程中，出現4次機電事故，影響生產運行，造成了不必要的經濟損失。607皮帶運輸機主要由驅動裝置、滾筒、皮帶架、運輸皮帶、拉緊裝置及其他保護裝置組成。它的運輸能力為6000t/h，皮帶機傾角為13°，皮帶寬度為1.8m，帶速設定為4.2 m/s。皮帶運輸距離可達160 m，運輸皮帶長度為328 m，皮帶的安全系數為0.95。皮帶運輸機在運轉過程中具有一定的慣性，因此在進行皮帶拉緊調控時往往要考慮運載物體重量，以保證運輸物體不會和皮帶發生打滑。皮帶的安全系數m計算公式如下：

式中，P為皮帶運輸機的荷載量，t/h；L為皮帶的寬度，mm；F為運輸皮帶的最大承載力。

使用中部豎直拉升式張緊類型，如圖5所示可知，張緊滾筒安設在皮帶機架上，而皮帶機架與外加荷載連接為一個整體，皮帶機架在支撐滾筒的支護下，在外加荷載作用下沿著豎直軌道上下運動，從而確保皮帶運輸機有一定的張緊力。在使用過程中，存在部分問題嚴重制約礦井的高效生產運輸任務，具體如下：

圖5 607皮帶運輸機拉緊方式

1）拉緊類型維護任務重。這種拉緊方式需要配備3個滾筒，其中1個用于拉緊使用，另2個用于支撐支架，因此給設備檢修及后期維護增加了巨大的工作量。

2）拉緊類型維護難度高。外加重物荷載處于張緊裝置下方，該位置空間環境較為惡劣，張緊裝置的兩端軸承處在半空中，保養比較困難，檢修人員需要攜帶專用工具進行檢查，還需要攀爬作業，安全隱患較大。

3）拉緊類型故障頻發。由于保養難度大，部分抱有僥幸心理的操作人員對設備的定期保養不能達到規定要求，尤其是潤滑不到位，這有可能引發機電事故災害。張緊滾筒由于所處的空間位置極其惡劣，飄散的煤粉塵會增加軸承損壞，從而導致機電故障率增加。滾筒與導軌兩端存在一定距離的間隙，當皮帶運輸機在高負荷運行時，拉緊裝置有可能會出現左、右擺動的情況，從而引起皮帶運輸機發生跑偏。另外，該間隙內容易積聚粉塵，產生大量煤泥，長時間不清理的話會導致皮帶損壞，致使輸送帶的使用壽命大幅衰減，生產成本高。

為解決現有中部拉緊系統和607工作面具體工況的不匹配問題，結合生產實際情況和井下布置狀況，考慮將607工作面變為機尾拉伸式張緊裝置，首先將現有的中部拉緊系統徹底拆掉，然后在機尾處安設拉緊系統，即在尾端處增設可移動小車，并和末端滾筒連接固定，此時在小車下方鋪設能使其前后運移的軌道，通過鋼絲纜繩將小車、3組滑輪及外加荷載連接，這樣在外加荷載的重力拉伸下，能夠保證張緊的穩定性，提高工作性能。在改進皮帶機的拉緊方式后，試驗運行6個月，未曾發生機電事故，工人檢修過程中消耗時間減少，后期成本投入明顯減少，安全性得以提高。

3 結論

較之前拉緊方式優化后的拉緊方式優勢顯著，具體體現為：滾筒數量減少為3個，皮帶運輸機能夠有效避免多次彎曲轉向，使用壽命明顯延長，能有效節約生產投入；設備維護量明顯減少，不僅能夠降低操作人員的工作強度，提高設備運行質量，而且設備維護更加方便安全；滾筒破損率明顯降低，軸承損壞也明顯減少，設備運行過程中振動率相對減小，皮帶運輸機跑偏問題得以徹底解決，輸送機皮帶撕裂發生率顯著降低，大大提高了輸送機使用壽命，增加了經濟效益。