礦用膠帶機自制抱閘機構研究與應用

張天祥

(太鋼集團代縣礦業有限公司，山西 忻州 034200)

0 引言

對選礦行業來講，膠帶機是系統生產最常用的輸送設備，是各選礦廠主體設備工序銜接中必不可少的中轉設備。一般礦用膠帶機主要規格有B650、B800、B1000、B1200、B1400等，以滿足不同輸送能力的需求。在選礦系統生產中膠帶機主要承擔破碎及磨礦工序的給礦作業，一般爬坡布置，采用多組膠帶機聯合使用構成整套輸送系統，來滿足主體設備生產工序、給料連續性等要求。膠帶機傳動、運輸系統一般由電機、減速機、高低速聯軸器、主動輪、尾輪、輸送膠帶、托輥等組成。

以山西省代縣某選礦廠破碎系統為例，該廠破碎系統共有膠帶機16條，輸送膠帶總長度達到1 000 m以上，其中最長輸送膠帶達到了78 m，爬坡角度16°。破碎系統小時生產能力為260～280 t，年破碎系統輸送能力達到160萬t以上。該選礦廠于2000年投產，設備工藝相對簡單。在日常生產運行過程中，發現爬坡的膠帶機經常由于突發故障(或突然停電等)導致瞬間停車，這時膠帶機上的物料由于自重使輸送膠帶倒轉，物料全部堆到尾部，直接造成生產事故。究其原因是最初設計破碎系統流程首先考慮的是成本投入，因此破碎系統的膠帶機規格較小以B800、B1000居多，長膠帶機頭部省去了增面輪，尤其是爬坡的膠帶機沒有安裝抱閘機構，導致后期生產運行中膠帶機出現了問題。針對這一現狀，該廠自行摸索出了在膠帶機頭輪處人工填塞鏟齒的做法來達到膠帶機制動的目的，但這種方式不僅需要人工操作，存在安全隱患，且操作滯后，對膠帶造成了一定的損傷。

因此在不做大面積改造和投入的前提下，研究開發一種膠帶機自制抱閘機構，在這些投產較早的中小型選礦廠，具有一定的實用價值。

1 機構需具備的特點與要求

1.1 簡單可靠、使用維護量小

1)不需要對現場的構件做大的改進。該機構直接安裝在膠帶機頭部滾筒中間架及托輥架橫梁上，不改動原有的驅動結構，不需要對膠帶機做大范圍的改進。

2)機構隨膠帶機同步工作，不需要人為操作。機構不會影響膠帶機正常運行，但在膠帶機倒轉時機構及時動作，起到抱閘作用。

3)使用維護方便。在日常的使用維護當中，不需要經常人為檢查其是否可靠，機構能按照預定的設計要求進行動作。同時有足夠的安裝空間，滿足維護、更換要求。

1.2 適用于現場的工況條件

1)由于膠帶機工作在高粉塵、潮濕甚至露天等復雜環境下，因此機構的所有部件必須可以適用于工況條件相對惡劣(如潮濕、空間狹小等)的環境。

2)用戶可以根據自己現場設備的空間特點具體布置和安裝，如空間尺寸不夠時可以做成小型結構，膠帶機長的可以適當做大等等，能滿足不同膠帶機使用的條件和要求。

1.3 比普通抱閘機構投資小實用性好

1)與普通抱閘機構相比，不拆除原有機構，不專門更新換代，只需要安裝一套機構就可以解決爬坡膠帶機急停倒轉問題。

2)該機構可以不需要動力電源，沒有傳統抱閘機構所配置的液壓系統、彈簧機構等等，機構要簡潔實用，不需要經常人為的調整和操作，工作簡單可靠，運行成本要低。

通過綜合分析，計劃在原來填塞鏟齒做法的基礎上進行升級改造，自主設計如下抱閘機構。

2 自制抱閘機構的結構介紹、工作原理

2.1 主要結構與工作原理

2.1.1 抱閘機構的結構形式

該機構由張緊膠帶、活動裝置、支撐機架三部分組成，見圖1。張緊膠帶是機構的主要部件，和膠帶機輸送膠帶非工作面相接觸，在膠帶機正轉時受摩擦力的作用其始終處于被甩出的狀態；在膠帶機倒轉時利用張緊膠帶卷曲后產生向前的張力，和同方向摩擦力作用下，張緊膠帶就被塞進滾筒和輸送帶之間起到制動作用。

活動裝置是保持機構動作可靠的主要部件，使機構與輸送帶倒轉能同步進行，充分保持機構動作靈活、張緊膠帶伸縮自如的效果。當膠帶機倒轉時，張緊膠帶及時動作，兩邊動作幅度基本一致，與輸送帶始終全面接觸。在張緊膠帶兩側設計有定位槽和軸承、軸類結構，保證張緊膠帶動作范圍、動作幅度和動作時間。

而支撐機架為該機構最終能起到抱閘作用提供支持。作為抱閘機構的最終承載部件，當機構動作時，張緊膠帶自由端被卷入滾筒和輸送帶之間后拉直，另一頭固定端由于在支撐機架上，保障張緊膠帶不被卷走，滿足機構制動要求。

張緊膠帶沿膠帶機頭輪略呈S型布置，一端自由另一端固定在支撐機架上，由活動裝置滿足機構靈活性和布置的形狀。圖1是側面圖和正面圖。

(a)側面圖

2.1.2 工作原理

當膠帶機運轉時，雖然張緊膠帶自然卷曲產生張力，但同時它始終搭覆在輸送膠帶內圈非工作面上，受輸送帶摩擦力作用，由于產生的摩擦力和張力方向相反的原理，張緊膠帶始終不能塞進滾筒和輸送帶之間，這樣膠帶機正常運行時不受限制。

當爬坡布置的膠帶機因故障突然帶負荷停車，由于輸送帶上面堆滿物料，重力作用會馬上使膠帶機倒轉，物料向后堆。這時輸送膠帶內圈給張緊膠帶的摩擦力和輸送帶正常運行時的摩擦力方向相同，張緊膠帶同時受到自然卷曲張力和同方向摩擦力的作用，在活動裝置的輔助支持下從而卷進輸送膠帶和滾筒之間被拉直，由固定的支撐機架發揮作用，控制張緊膠帶不被拉走。這樣膠帶機反轉受限，就達到了制動的目的。

當膠帶機恢復正常工作時，由于張緊膠帶在滾筒和輸送帶之間，受到輸送帶摩擦力的作用，張緊膠帶被逐漸導出來，繼續搭覆在輸送膠帶內圈非工作面上，又形成S形狀，恢復到最初的工作狀態。整個工作過程由活動裝置的輔助作用滿足機構自由動作及時可靠，不需要人為去操作。

2.2 自制抱閘機構配置方法及原則

2.2.1 首先配置關鍵的位置點

作為膠帶機起動停止發起點的主動滾筒，是抱閘機構最佳配置點。但是考慮到有的主動滾筒設置在膠帶機中部，如果仍將抱閘機構布置在主動滾筒處會增加輸送帶受力段的長度，因此不建議采用。為盡可能減少膠帶機輸送帶受倒轉拉力作用的長度，建議抱閘機構布置在膠帶機頭部滾筒處。同時為避免被輸送帶上掉落的物料砸到，一般將抱閘機構安置在輸送膠帶上下層之間、上層膠帶正下方的位置，這樣上層膠帶起保護作用，下層膠帶產生摩擦力的作用，帶動機構按要求動作。

2.2.2 其次布置機構相應的幾何尺寸和相對位置

機構定型尺寸：機構總寬度應小于輸送帶寬度約200 mm，以不超出輸送帶寬為宜。機構總長度選1 200～1 500 mm(直徑在500～800 mm的滾筒選1 200 mm，直徑較大的滾筒選1 500 mm)。張緊膠帶寬度略小于機構總寬約50～100 mm，滿足膠帶在活動機構槽內自由動作的空間。張緊膠帶長度選2 000～2 600 mm，選取原則是滾筒直徑越大，帶長越長；

機構定位尺寸：活動裝置距下層輸送膠帶100～150 mm(一般不要超過150 mm，以免張緊膠帶和輸送帶內圈非工作面接觸角度大，導致張緊膠帶動作受限)，活動裝置和下層輸送帶夾角保持在10°～15°為宜，張緊膠帶超出活動裝置400～500 m。支撐機架距下層輸送膠帶400～500 mm。活動裝置軸承選用單列向心球軸承，軸承滑道選擇槽鋼制作(內槽寬大于軸承外徑10 mm以內即可)，見圖2。

圖2 機構布置圖例

2.2.3 總的配置原則

長爬坡膠帶由于需要的制動力矩大的特點，一般選用行程較長的張緊膠帶，同時寬度盡可能取大。安裝機構時，先按圖示安裝膠帶活動裝置定型，然后安裝支撐機架到位，最后根據現場空間配置張緊膠帶，張緊膠帶必須可靠固定在支撐機架上，避免受力脫開失去抱閘作用。安裝到位后進行調試，張緊膠帶伸縮自如沒有卡滯現象。在實際使用中，用戶可根據配置原則，結合自身狀況進行合理布局，最大限度滿足現場使用要求。

通過自制抱閘機構的現場投用，在不改變原有設施、沒有大量成本投入的條件下，一舉解決了困擾膠帶機運行的倒轉問題，現場運行可靠，維護簡單，達到了良好的使用效果。

3 后續使用過程中的幾點參考建議

3.1 防塵罩的作用

在使用中抱閘機構處于上、下層輸送膠帶之間，因此輸送帶內表面附著的細粒級礦粉會落在機構上部，影響機構正常動作。用戶可根據現場環境特點，在上部制作安裝防塵罩，日常運行中定期清理罩子上部積塵即可[1]。

3.2 定期檢查

張緊膠帶在運行中會逐漸磨損，影響到機構的動作可靠性，因此需要定期檢查。用戶在安裝時可將輸送膠帶剝層使用，既增加張緊膠帶靈活性，又可以降低自重對輸送膠帶內圈非工作面的磨損，保證機構運行安全可靠。

3.3 輸送帶接頭質量很關鍵

由于用戶使用的輸送帶接頭多為硫化或膠接，因此應盡可能保證輸送帶在接頭部位的平整光滑，避免運行中張緊膠帶始終磨損接頭部位，導致接頭處脫開，影響輸送帶使用壽命。

4 結語

礦用膠帶機自制抱閘機構由于其簡單可靠不需要動力電源的特點，在部分中小礦山具有一定的實用價值。用戶可根據現場環境靈活配置，綜合實施，效果會更好。