一種大型皮帶機(jī)張緊滑輪組系統(tǒng)改造設(shè)計方案

張 程

秦皇島港股份有限公司第九港務(wù)分公司

1 引言

某煤炭港口有4條皮帶機(jī)，張緊模式為液壓張緊，在日常運轉(zhuǎn)中，張緊滑輪組系統(tǒng)的故障率較高，鋼絲繩斷股、滑輪不轉(zhuǎn)、張緊小車輪磨軌道等問題頻發(fā)。為此，設(shè)計了一種新型滑輪組系統(tǒng)，其具有高強(qiáng)度、高可靠性、高密封性等優(yōu)點，尤其適用于煤炭轉(zhuǎn)運現(xiàn)場的惡劣環(huán)境，并能夠應(yīng)對重載啟動等多種特殊工況。新的輪組系統(tǒng)應(yīng)用后，實現(xiàn)了平穩(wěn)零故障運行。

2 張緊滑輪改造設(shè)計

原系統(tǒng)的油缸滑輪為單繩槽滑輪，配合機(jī)構(gòu)為銷軸銅套鉸接，這是整個系統(tǒng)故障率最高的位置，其原因在于：

(1)單股鋼絲繩強(qiáng)度不夠，尤其在重載啟動等特殊工況下，瞬間皮帶張力過大，鋼絲繩無法承受而失效。

(2)滑輪的轉(zhuǎn)動配合結(jié)構(gòu)為銷軸銅套配合，銅套的強(qiáng)度差，易偏磨失效；同時這種配合的密封性較差，現(xiàn)場多煤塵環(huán)境，易進(jìn)煤堵死，導(dǎo)致滑輪不轉(zhuǎn)。滑輪不轉(zhuǎn)引起的不良后果有兩點，一是鋼絲繩與滑輪發(fā)生相對滑動，造成鋼絲繩磨損斷絲；二是銷軸與H型架發(fā)生相對轉(zhuǎn)動，將卡板頂開，銷軸有脫出風(fēng)險。

通過分析滑輪機(jī)構(gòu)的缺陷，確定了改造方案：將原有單繩槽滑輪改為雙繩槽滑輪，增加1股鋼絲繩受力，并將銷軸與銅套的配合改為銷軸軸承配合，增加軸承端蓋和無骨架油封密封。

改造前后的滑輪機(jī)構(gòu)對比見圖1。

雙繩槽滑輪的使用將鋼絲繩的連接方式由單股改為雙股，鋼絲繩的受力減少了一半，消除了因張力過大引起的鋼絲繩突發(fā)故障(見圖2)。

1.張緊滑輪 2.鋼絲繩圖2 改造前后對比

3 軸承校核與密封設(shè)計

在內(nèi)部結(jié)構(gòu)上，將滑輪轉(zhuǎn)動配合機(jī)構(gòu)由銷軸銅套配合改為銷軸軸承配合，提高強(qiáng)度，并增加了無骨架油封和軸承端蓋配合密封，提高抗污染能力。

3.1 軸承選型

滑輪軸主要受重載徑向力，由于存在對中誤差，也會承受輕微的軸向載荷，滑輪轉(zhuǎn)速較慢。根據(jù)這些工況確定軸承類型為調(diào)心滾子軸承。

計算油缸的受力，張緊油缸的規(guī)格為?180/90-3500,設(shè)定系統(tǒng)最高主動張緊壓力為13 MPa，計算可得滑輪所受的拉力為248 kN。支撐軸承選用兩盤軸承，即單盤軸承所承受的最大徑向力為124 kN，滑輪軸直徑120 mm，查表選用軸承型號為22224 C/W33。該軸承額定動載荷Cr=470 kN，額定靜載荷Cor=678 kN，4倍于額定工況，滿足使用要求。

3.2 密封設(shè)計

原系統(tǒng)轉(zhuǎn)動失效的另一原因是密封性差，不適用于現(xiàn)場惡劣環(huán)境，煤塵及油泥堵死后導(dǎo)致銷軸不轉(zhuǎn)。針對這種情況，在新設(shè)計滑輪軸承兩側(cè)增加軸承端蓋，端蓋內(nèi)開槽，配合國標(biāo)無骨架油封使用(見圖3)。

1.軸承端蓋 2.無骨架油封HG4-338-66圖3 密封示意圖

高密封性的滑輪機(jī)構(gòu)確保了軸承不受現(xiàn)場惡劣環(huán)境的污染，且提高了容油腔的鎖油性能，基本上實現(xiàn)了零故障運行。

4 張緊車輪與軌道改進(jìn)

與滑輪系統(tǒng)一樣，改造前的張緊小車車輪為銷軸銅套的鉸接配合，在正常環(huán)境中使用沒有問題，但在皮帶機(jī)作業(yè)現(xiàn)場煤塵、煤泥較多的環(huán)境下，極易發(fā)生堵死不轉(zhuǎn)現(xiàn)象，導(dǎo)致車輪與軌道發(fā)生相對滑動，磨損軌道。此外，車輪內(nèi)部銅套的研磨失效也會導(dǎo)致車輪偏移、歪斜、受力不均，極易造成小車掉軌。

4.1 車輪改造

參照滑輪改型，將車輪配合機(jī)構(gòu)由鉸接配合改為軸承配合，并設(shè)計了軸承端蓋與無骨架油封做為密封，提高了車輪與軸配合的可靠性與抗污染能力，改造前后的車輪對比見圖4。

圖4 改造前后車輪對比

張緊車連同滾筒的總重為5.5 t，平均分配到8盤軸承上，每盤軸承的徑向載荷為6.74 kN。最終軸承型號選定為深溝球軸承6310，其徑向額定動載荷Cr=35.6 kN，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了使用要求。

4.2 軌道改造

張緊小車在日常運行過程中，行程范圍不超過2 m，為此，對局部磨損軌道進(jìn)行了更換。將軌道材質(zhì)由Q235B改為0Cr18Ni9，不銹鋼材質(zhì)的軌道具有硬度高、免維護(hù)、耐腐蝕的優(yōu)點。

5 結(jié)語

皮帶機(jī)張緊滑輪系統(tǒng)改造設(shè)計方案已應(yīng)用到該港口皮帶線上，使用以來未出現(xiàn)過任何故障。該方案的實施，大大降低了設(shè)備故障率，提升設(shè)備運行完好率，節(jié)約維修保養(yǎng)成本，能有效地防止機(jī)損事故的發(fā)生，對港口安全生產(chǎn)起到促進(jìn)作用。