電液推桿張緊裝置在煤礦帶式輸送機中的應用

賀慧辰

（晉能控股裝備制造集團大同科大煤機有限公司， 山西 大同 037000）

引言

帶式輸送機具有運輸能力大、實用性強、安裝簡單等優點，在煤礦、運輸、隧道橋梁等領域中被廣泛應用，帶式輸送機在運輸物料時打滑跑偏是常見故障，一旦出現打滑跑偏后，輸送帶中心線與機頭、機尾滾筒軸線不垂直，存在偏差，從而加劇了輸送帶磨損，使輸送帶沿運輸方向的拉應力不均勻，很容易造成輸送帶斷帶現象，同時輸送帶出現打滑跑偏后，降低了運輸性能[1-3]。

對于煤礦帶式輸送機，一旦出現打滑跑偏后主要通過調節張緊力對其打滑跑偏進行調整。但由于采掘工作面運輸系統結構復雜，運輸路線長，采用多部帶式輸送機搭接運輸，當一部帶式輸送機出現跑偏打滑時，無法及時對所有輸送機進行停機，造成運輸區域撒煤量大，所以需從帶式輸送機結構上進行優化改進，從根本上消除輸送帶打滑跑偏現象。

1 帶式輸送機工作原理及打滑分析

1.1 帶式輸送機工作原理

帶式輸送機正常運轉時傳動滾筒與輸送帶之間保持同步運行關系，輸送帶運動所需的牽引力是由滾筒與輸送帶之間的靜摩擦力提供的，兩者之間雖然存在靜摩擦但未相對運動，當帶式輸送機傳遞至輸送帶作用力大于兩者之間最大靜摩擦力時，滾筒與輸送帶之間出現打滑；所以為了保證輸送帶正常運轉且不打滑，必須了解輸送帶與滾筒之間靜摩擦作用關系。

1.2 輸送帶防打滑措施分析

根據帶式輸送機運行原理可知，降低輸送機跑偏現象，必須從以下三方面著手：

1）增加輸送帶預緊力：增加輸送帶張緊力可以使輸送帶與滾筒分離點的張力增加，輸送帶在運輸物料時會被拉伸，從而降低了輸送帶張緊力以及牽引力，輸送帶與滾筒分離點的張力減小，很容易出現打滑，所以此時適當增加輸送帶張力可防止輸送帶打滑，但當張力過大時會加快輸送帶變形，同時增加了滾筒、軸承負荷，降低輸送機使用壽命。

2）增加摩擦系數：增加摩擦系數可以有效降低輸送帶打滑、跑偏現象，當摩擦系數增大后，滾筒傳動力小于靜摩擦力時控制了輸送機打滑，通常可以對傳動滾筒表面安裝一層摩擦系數大的襯板材料[4]。

3）增加滾筒圍包角：當滾筒圍包角增加后，滾筒對輸送帶之間擠壓作用力加大，從而增加了輸送帶張緊力，一般采用多滾筒驅動可以增加滾筒圍包角。

通過以上分析發現，改變摩擦系數和滾筒包圍角難度較大，所以只能調整輸送帶張緊力防止輸送帶打滑，帶式輸送機傳統張緊裝置主要有重錘張緊裝置、絞車拉緊裝置、螺旋拉緊裝置等，但是傳統張緊裝置張緊精度低，不具有保護功能，且輸送機在運輸過程中無法實現實時張緊。

2 電液推桿張緊裝置結構及工作原理

2.1 裝置結構

電液推桿張緊裝置主要由壓力傳感器、PLC 控制器、電液推桿、張緊塊以及張緊滾筒組成，結構如圖1所示。

圖1 電液推桿張緊裝置結構示意圖

1）壓力傳感器安裝在機頭處，主要用于檢測輸送帶帶壓，當輸送帶安裝調試后對壓力傳感器設定保護速度，當輸送帶出現打滑時輸送帶帶壓降低，帶壓力傳感器監測后及時發出保護動作，保護動作在系統中已提前設定，主要包括正常工作時保護動作和打滑時保護動作兩種模式。

2）裝置中共計安裝2 個電液推桿，從而保證張緊滾筒兩側受力均勻，電液推桿上各安裝1 個功率為5.5 kW 的小型電機，電液推桿安裝在張緊滾筒兩側，電液推桿與張緊滾筒之間采用張緊塊連接。電液推桿主要通過電機正反轉實現推桿伸縮動作，系統中通過溢流閥控制油缸推力大小。

3）電液推桿的規格、推力是根據帶式輸送機輸送帶在運輸過程中不打滑時最小張緊力和輸送帶行程進行確定的。

2.2 電液推桿張緊裝置工作原理

1）當帶式輸送機正常運轉時壓力傳感器監測到帶壓值在設定值范圍內，裝置不進行保護動作，當帶式輸送機出現打滑時，輸送帶張緊力不足，壓力檢測值達不到設定值時，系統進行保護動作。

2）具體動作保護如下：一旦輸送帶出現打滑時，壓力傳感器監測帶壓與設定值進行對比分析，然后及時將數據信號傳送至PLC 控制器內，控制器接收信號后將指令發送至電液推桿，在電液推桿電機同步作用下，推動活塞桿，從而實現張緊滾筒對輸送帶進行張緊作用；張緊滾筒在對輸送帶進行張緊時，當張緊力達到設定值時，推桿停止運行并進行閉鎖[5-6]。

3 電液推桿張緊裝置功能及應用效果

3.1 裝置主要功能

1）過載保護功能：該裝置在進行張緊調節時，當電液推桿在工作時活塞推桿所承受的作用力超過桿體極限負荷或者推桿推移到位電機仍在轉動時，此時液壓系統中油壓升高，并通過溢流閥間卸壓，從而實現過載保護的目的，有效防止了裝置燒毀事故。

2）自鎖功能：電液推桿液壓系統中安裝了一套壓力自鎖裝置，當推桿推移后立即停止供液，壓力自鎖裝置立即啟動保證推桿恒壓，確保推桿固定在原來位置，而不會發生卸壓現象，從而保證裝置張緊效果。

3）遠程控制功能：電液推桿張緊裝置通過PLC控制器與井下網絡通信接口連接，并通過網絡交換站傳送至地面操控室內，實現了裝置遠程控制的目的。

3.2 實際應用效果分析

為了驗證電液推桿張緊裝置實際應用效果，決定將該裝置在晉能控股煤業集團雁崖煤業公司2301 巷SSJ-800 型帶式輸送機中進行實際應用。

2301 巷設計長度為1 400 m，巷道為矩形斷面，巷道掘進煤層為3～5 號合并煤層，巷道采用綜合機械化回采工藝，巷道內安裝了一部SSJ-800 型帶式輸送機進行煤矸運輸；巷道內帶式輸送機采用雙電機驅動，輸送機采用小絞車進行張緊，截止目前巷道已掘進400 m，巷道在前期掘進過程中，受輸送機張緊力影響，輸送機頻繁出現打滑跑偏現象，造成輸送帶出現4 次斷帶事故。

2021 年8 月對2301 巷內帶式輸送機安裝了一套電液推桿張緊裝置，截至2021 年12 月通過4 個月實際應用效果來看，該裝置投入使用后能夠根據輸送帶運輸物料質量實時對輸送機張緊進行調節，在此期間未發生一起輸送帶張緊不足，出現輸送帶跑偏打滑現象。

4 結語

帶式輸送機出現跑偏打滑是輸送機常見故障，必須從根本上消除打滑故障，只有這樣才能提高帶式輸送機運輸效率，降低故障率；本文重點闡述了一種輸送帶張緊調節裝置，該裝置通過實際應用來看，具有保護動作靈敏、張緊調節精度高、實時調節等優點，滿足煤礦井下高效運輸需求，取得顯著應用成效。