伸縮帶式輸送機設計改造

張立芳

【摘? 要】帶式輸送機是煤礦中煤炭運輸系統的重要組成部分，承擔煤炭的井上井下運輸工作，其正常運行是煤礦安全高效生產的保障。論文以煤礦井下常用運輸設備——DSJ100/80/2×125型伸縮帶式輸送機為例，介紹了皮帶機設計工作中針對井下順槽帶式輸送機各部件所作出的設計改造，以期對推動煤礦安全、高效生產有所助力。

【Abstract】Belt conveyor is an important part of coal transportation system in coal mine. It undertakes the transportation work of coal above and underground. Its normal operation is the guarantee of safe and efficient production in coal mine. This paper takes the commonly used transportation equipment in coal mine， namely DSJ100/80/2×125 telescopic belt conveyor as an example， introduces the design transformation of various components of underground crossheading belt conveyor in the design work of belt conveyor， so as to help promote safe and efficient production in coal mine.

【關鍵詞】順槽皮帶機;機頭卸載單元;自動機械糾偏裝置;機尾自清煤滾筒

【Keywords】crossheading belt conveyor; head unloading unit; automatic mechanical deviation correction device; tail self-cleaning drum

【中圖分類號】TD528 【文獻標志碼】A 【文章編號】1673-1069（2022）04-0194-03

1 引言

本文結合近期設計的DSJ100/80/2×125型伸縮帶式輸送機的基本情況，詳細闡述了該設備的3項部件升級改造方法。

2 DSJ100/80/2×125型伸縮帶式輸送機簡介

2.1 結構概述

DSJ100/80/2×125型伸縮帶式輸送機為煤礦井下常用帶式輸送機，通常用于煤礦井下綜采、機采工作面的順槽運輸，又稱順槽皮帶機。順槽皮帶機能夠適應礦井采面運輸巷復雜的地質條件，常采用臨時錨固，機身長度可根據需要變化，隨著工作面推進機尾作出移動，一般機尾有承載段，上面可以運行轉載機，機頭有探出的卸載裝置和浮點支承的驅動裝置，后面連接有轉向裝置、儲帶倉、張緊小車、張緊裝置等。機身以鋼管作為縱梁，H支腿作為支撐，三輥成串掛在縱梁上。圖1和圖2分別為DSJ100/80/2×125型帶式輸送機布置圖及輸送帶纏繞示意圖。

2.2 運行參數

通常情況下，同一型號帶式輸送機的帶寬、運量、功率是一定的，DSJ100/80/2×125型伸縮帶式輸送機的帶寬為1 000 mm、運量為800 t/h、功率為2×125 kW。在確定皮帶機型號后，其他參數根據礦方現場使用需求選擇確定，本案例皮帶機帶速為2.5 m/s、長度為1 000 m、托輥直徑D為108 mm，傾角為-10°。

3 升級改造部件詳述

3.1 機頭卸載單元改造

DSJ100/80/2×125型帶式輸送機是井下常用的伸縮式皮帶機，其機頭傳動部分由一個角型傳動架（支承固定兩個傳動滾筒）和一架長約4.3 m的卸載梁（支承卸載滾筒和托輥）組成。該帶式輸送機鋪設簡單、拆裝方便，在井下應用廣泛，可以隨著井下順槽的開掘不斷延長或縮短。部分煤礦的工作地形復雜，有時巷道為正傾角，有時為負傾角，要求帶式輸送機同時具備上運及下運功能。因下運的特殊工況須調整傳動架與張緊裝置的相對位置，通常需要拆掉卸載梁，替換為下運專用卸載裝置，這樣就需要單獨制作一種矩形卸載架，其尺寸為長4.3 m、寬1.6 m、高1.8 m，不但增加制作成本，增加上下運切換改裝難度，而且回井困難。針對這些問題，本文對本型號皮帶的標準卸載梁進行改造，將卸載梁設計為可拆分式，并在下方設置兩個支承立柱。

圖3和圖4為改裝前后的上運工況機頭傳動部分比照示意圖。

此次改造將4.3 m長、1 m寬的卸載梁拆分為1.8 m和2.5 m兩段，對于井下設備材料運輸、組裝基本靠人工的工作條件來說，大大降低了設備組裝難度，減輕了工人的勞動強度。

原下運工況中，傳動滾筒架布置在張緊裝置后，卸載部分去掉原卸載梁，替換為專用矩形卸載架（見圖5）。

改造后，傳動滾筒架在張緊裝置后，將可拆分卸載梁的前端配合一組立柱組成新的卸載單元，直接實現卸載功能，免去專用矩形卸載架的引入，不但節約了一個長4.3 m、寬1.6 m、高1.8 m的大架子的制作成本，同時，避免了下井罐籠、運輸巷道尺寸不合適的難題，降低了設備回井難度（見圖6）。

本方案已在峰峰集團梧桐莊礦的皮帶中得以實際運用，效果良好。

3.2 設計自動機械糾偏裝置

利用皮帶輸送物品的過程中，皮帶跑偏是柔性輸送帶設備的一種通病，一般會造成沿機撒料、脫軌，嚴重時會造成皮帶的撕裂、刮破，使皮帶報廢，造成皮帶機系統的癱瘓。為保證皮帶不跑偏，不同標準的皮帶機采用的皮帶糾偏裝置有很多種。對于順槽皮帶機防止皮帶跑偏的方法是調整托輥和各換向滾筒，根據膠帶運行方向和跑偏方向確定跑偏的原因，分別調整托輥和各換向滾筒，如圖7所示。

調整托輥時，將膠帶所偏向一邊的一個或數個掛鉤槽型托輥向前移動一個齒槽即可。膠帶在滾筒處跑偏時，一般是在偏向的一邊作出調整，調法是通過滾筒軸承處的調節螺栓來調整滾筒位置，使被調整軸承座向著皮帶運行方向微調整。

這種調整方法是目前順槽皮帶常用的調偏辦法，但是這種方法不能立即產生效果，而且如果調整失誤可能造成更嚴重的跑偏，因無法及時回正造成損失。尤其是在礦山、井下這類惡劣環境下的長距離皮帶，要求輸送帶長時間不跑偏，并且穩定、可靠運行，這種方法不能滿足該要求，結合各種標準的皮帶調偏方法本文設計研發了一套自動機械糾偏裝置，結構如圖8和圖9所示。

本機械糾偏機構通過上、下橫梁和兩組相互對稱的軸座連桿這4部分形成一套四連桿機構。運用四連桿機構的運動原理，在皮帶正常工作的過程中，皮帶的運動軌跡方向與自動糾偏裝置中托輥的運動軌跡方向是一致的，當皮帶稍跑偏一側，即帶動相應側的檢測立輥運動，立輥的運動帶動了整個連桿機構的運動，使糾偏裝置上的托輥運動方向與皮帶運動方向形成一定的夾角，產生了復位力，皮帶跑偏越嚴重，托輥運動方向與皮帶運動方向形成的夾角越大，產生的復位力也越大，迫使皮帶的運動方向與糾偏裝置上的托輥方向一致，使其歸位，達到自動糾偏的功能。

在反復的計算調試后設計定型出一套適合DSJ100/80/2×125型伸縮帶式輸送機的自動糾偏機構，在使用過程中只需用上下糾偏裝置替換圖10中的順槽標準機身部件中的上掛鉤槽輥和下平托輥即可實現整機自動糾偏。

本自動糾偏裝置的設計使用免去了井下人工調偏的工作量，提高了皮帶運行精度，保證了帶式輸送機安全高效地運行，為煤礦井下順槽皮帶機升級改造、降本提效提供了新方向。

3.3 自清煤滾筒的引入

順槽皮帶機是井下原煤運輸的主要設備，在運輸過程中，由于受到煤礦井下地質條件及現場作業環境的影響，特別是開采出的原煤，其水分含量較多、粘結力度較強，而余煤和煤泥粘附在輸送機回程皮帶內側，繞過機尾改向滾筒時會粘附在滾筒外表面，造成機尾改向滾筒局部直徑變大，使滾筒和膠帶之間的作用力發生變化，造成膠帶急速跑偏。DSJ100/80/2×125型伸縮帶式輸送機的機尾滾筒采用刮煤板將輸送帶殘留余煤清理到集泥槽中，通過人工用拉桿將集泥槽中的余煤排出（見圖11）。這種清煤方式陳舊、效率低下、容易引發安全事故。

除此之外，受料點散落的煤塊會跟隨皮帶卷進機尾改向滾筒與膠帶之間，一部分會被碾碎，但是相當一部分會留在機尾滾筒處形成循環，加速膠帶和滾筒的磨損，當煤塊較大時會導致膠帶跑偏或膠帶劃傷，甚至直接撕裂膠帶。

針對膠帶及機尾滾筒粘煤現象，本文專門設計研發了一種自清煤螺旋滾筒，用于清理機尾回程皮帶內側的粘煤和預防自身粘煤。

滾筒結構如圖12所示。

本自清煤螺旋滾筒由錐形筒體、左右螺旋筋板、左右螺旋筒皮和滾筒軸等組成。以滾筒中心為界，外部左、右螺旋筒皮纏繞在左、右螺旋筋板上，螺旋葉片與內部錐形筒體焊接成一體。滾筒外皮左、右螺旋筒皮纏繞在筒體上，便于清理皮帶和滾筒上的粘煤，錐形筒體形成內小外大的空間，使煤不在滾筒與膠帶之間循環。通過外部螺旋和內部錐體、螺旋筋板的聯合旋轉動作，將回程膠帶殘留的余煤自動旋出，在安裝螺旋滾筒時，一定要安裝在滾筒的行車方向上，即滾筒按正確方向旋轉時，螺旋向外旋。在不附加任何動力的前提下，可以自動將機尾滾筒處的殘煤或循環煤清除到輸送機兩側，實現了自動清煤的功能，避免皮帶跑偏，減少因跑偏造成的故障問題，改變了以往用刮煤板、集泥槽，再通過人工清煤的工作方式。同時，自清煤滾筒在不改變滾筒直徑和安裝尺寸的考量下設計選型，能夠與輸送機現有滾筒互換，安裝便捷，既可用于新皮帶的設計選用，也可用于井下現有皮帶的改進。自清煤螺旋滾筒的設計引入，大大提高了皮帶運行的安全系數，降低了皮帶故障率，減少了皮帶維護的時間成本和人工成本。

以上3項順槽皮帶機部件升級改造方法都是基于長期設計實踐經驗所得，在峰峰集團下屬煤礦得到了廣泛應用，取得了顯著效果。希望通過本文的論述，將其推廣到更多煤礦及煤礦機械從業者，為推動煤礦機械安全、高效、綠色發展作出貢獻。

【參考文獻】

【1】北京起重運輸機械設計研究院，武漢豐凡科技開發有限責任公司.DT2（A）型帶式輸送機設計手冊（第2版）[M].北京：冶金工業出版社，2013.

【2】于惠力，向敬忠，張春宜.機械設計（第二版）[M].北京：機械工業出版社，2016.