高空皮帶機接料板自動提升裝置設計與應用

張玉光

（國投曹妃甸港口有限公司，河北唐山 063205）

1 項目概況及背景

唐山港曹妃甸港區是國內唯一連接大秦、蒙冀兩條國家能源運輸鐵路的煤炭下水港，國投曹妃甸煤碼頭作為曹妃甸最早核準、最早建設的煤炭碼頭項目，其起步工程在2008 年即投入使用，起步碼頭共配置4 臺裝載能力為6000 t/h 的懸臂式裝船機，每臺裝船機對應一條BM 線，BM 皮帶寬度2000 mm。為適應碼頭裝船機作業高度以及方便碼頭前沿車輛和行人通行，輸送帶下方需要留有足夠的通行高度。碼頭前沿輸送帶距地面高度為6 m。由于輸送物料過程中存在一定的撒漏現象，為保護下方人員和車輛安全，輸送帶下方必須做成全封閉形式，即在輸送帶下方安裝封閉式接料板。每條皮帶線兩側都安裝有走道板，方便日常檢查、維修等工作人員通行，因此接料板兩端與兩側走道板相連接。由于常年海風鹽霧侵蝕和物料積壓，造成接料板銹蝕、變形斷裂甚至掉落，因此需要提前更換接料板以避免其脫落造成安全風險。

2 需求及原因

接煤板更換作業關鍵的環節是吊裝。由于接料板上有皮帶、下有鋼結構，一側有電纜橋架，空間狹小，按傳統更換工藝，需要用吊車將新接料板吊到皮帶上方并緩慢放到走道板上，然后再由工人將接料板放到安裝位置，因此需長時間使用吊車，且吊車需要在作業泊位內進行吊裝，裝船機通過時都需要提前將吊車撤出吊裝位置，另外海邊風大對吊裝作業影響較大，因此傳統更換工藝受到諸多限制因素，從而嚴重影響更換進度。

傳統方式更換接料板時存在一定安全風險，使用吊車跨過作業皮帶機，從需要更換接料板的皮帶上方將接料板吊到安裝位置附近的走道板上，然后由工人將接料板從側面抬到皮帶下方安裝位置，接料板是長×寬為2850 mm×950 mm 厚為6 mm的金屬接料板，單塊重量超過125 kg，吊裝到安裝位置后需要至少5 人才能安裝到位，再加上安裝位置下方的監護人員，至少需要7 名工人，在工人搬抬接料板時，由于板材較重容易脫手，板材掉落存在極大的安全風險；并且吊車所占的位置影響裝船機經過，鑒于生產需要，吊車需要提前避讓作業裝船機讓其通過去其他泊位作業，吊車屬于大型機械，支車、收車都需要一定時間，還有由于海邊多風，接料板迎風面又較大，因此傳統更換工藝受天氣影響也比較大，需要大量的停機時間。且傳統工藝相對較復雜，物料需要移動的距離較遠，安裝時無備用保護裝置，相鄰皮帶運轉時不可控因素較多，因此存在較大安全風險。

為了提高更換效率和增加更換過程中的安全性，降低安全風險，設計方案需要解決3 個問題：①不使用吊車，用自動提升裝置直接將接料板從皮帶下方提升至安裝位置，減少生產對更換安裝工作的影響；②整個安裝過程增加雙重保護，防止安裝過程中發生意外；③輕便、易拆裝，可快速靈活更換作業位置。

針對以上問題，設計制作一種便攜式高空皮帶機接料板自動提升裝置，此裝置可以直接從皮帶下方將接料板提升至安裝位置，提升過程中卡具始終與接料板固定連接，在安裝時起到保護作業，結構簡易、操作簡單、移置方便，不需要大型機械輔助，無需占用作業泊位，靈活性強。

3 技術方案

設計一種更換高空皮帶輸送機接料板的提升裝置，它包括卡具、鋼絲繩、電動卷揚機、移動框架、軌道、吊具，卡具由左右兩部分組成，卡具的左右兩部分分別夾緊在接料板中間位置的兩側，左右兩部分的前端為活動連接，連接處有吊環與鋼絲繩的下端相連接，移動框架為水平的長方形鋼框架，電動卷揚機放置在移動框架的中間，鋼絲繩的上端纏繞在電動卷揚機的卷筒上，移動框架的四角分別有軌道輪，兩條軌道平行放置，兩個吊具垂直放置，兩個吊具的上端分別與皮帶輸送機的鋼結構架吊裝連接，兩個吊具的下部分別與兩條軌道的兩端相插接，移動框架四角的軌道輪分別放置在兩條軌道上，軌道輪與軌道為滑動配合。

更換高空皮帶輸送機接料板的提升裝置，卡具的左右兩部分分別為活動插桿和固定套管，卡具的活動插桿和固定套管分別為方管，活動插桿的方管外徑與固定套管的方管內徑相匹配，活動插桿插接在固定套管中，活動插桿與固定套管的外端下底面分別焊接夾板鋼件，夾板鋼件的開口分別朝向活動插桿與固定套管的相對連接處，夾板鋼件的開口間隙與接料板的厚度相匹配，活動插桿與固定套管的夾板鋼件的開口分別卡在接料板的板面兩側。

固定套管由兩段方管組成，兩段方管中間有間隙，兩段方管的底面由鋼板連接為一體，兩段方管中間的連接鋼板上表面固定有楔塊，楔塊的楔角朝向活動插桿的方向，活動插桿下表面的前端有斜角形缺口，斜角形缺口的角度與楔塊的楔角的角度相匹配。

活動插桿與固定套管的連接處，活動插桿的上端焊接有吊環，固定套管的上端焊接定滑輪，鋼絲繩的下端穿過固定套管的定滑輪后與活動插桿的吊環相連接。

移動框架的兩端分別為U 形框架，兩個U 形框架的開口分別朝向外側，兩個U 形框架之間由長方形板框相連接，電動卷揚機放置在長方形板框上，兩個U 形框架的兩側臂的前端分別安裝有軌道輪，軌道輪的圓周有三角形截面的凹槽，軌道輪的圓周凹槽與軌道的上頂面為滾動配合連接。

兩個吊具分別由吊鉤和吊板組成，吊鉤上端彎折為N 形的長條鋼板，吊板為長方形鋼板，吊板垂直放置，每個吊板的上端邊緣焊接兩個平行的吊鉤，吊鉤的板面與吊板的板面在同一平面上，吊板的板面上有兩個平行的插孔，插孔的形狀與軌道的截面相匹配，兩條軌道的兩端分別插在兩個相對的吊具的吊板的兩個插孔中。

軌道由槽鋼和角鋼組成，角鋼的直角朝上，槽鋼的開口朝上，角鋼的兩個側邊分別與槽鋼的兩個側邊焊接連接，形成三角形凸起的軌道頂面，軌道頂面與移動框架的軌道輪的圓周凹槽相匹配，槽鋼的底面一端焊接兩個平行的止擋塊，兩個止擋塊之間的距離與吊具的吊板的厚度相匹配，軌道放置在吊板的插孔中后，兩個止擋塊分別位于吊板的板面兩側。

4 結構及功能介紹

更換高空皮帶輸送機接料板的提升裝置的特征在于：它包括卡具、鋼絲繩、電動卷揚機、移動框架、軌道、吊具，卡具由左右兩部分組成，卡具的左右兩部分分別夾緊在接料板中間位置的兩側，卡具的左右兩部分的前端為活動連接，連接處有吊環與鋼絲繩的下端相連接，移動框架為水平的長方形鋼框架，電動卷揚機放置在移動框架的中間，鋼絲繩的上端纏繞在電動卷揚機的卷筒上，移動框架的四角分別有軌道輪，兩條軌道平行放置，兩個吊具垂直放置，兩個吊具的上端分別與皮帶輸送機鋼結構架吊裝連接，兩個吊具的下部分別與兩條軌道的兩端相插接，移動框架四角的軌道輪分別放置在兩條軌道上，軌道輪與軌道為滾動配合。自動提升裝置使用狀態如圖1 所示，自動提升裝置結構如圖2 所示。

圖2 自動提升裝置結構

自動提升裝置各部分具體結構與功能如下：

（1）卡具由兩部分組成，分別為可動部分和固定部分，兩部分通過互相嵌套的方式裝配，可動部分在固定部分內能夠延直線進行相對運動，從而調整卡具寬度，進而實現夾取與脫開動作，因此卡具還可適用不同寬度的接料板使用。①卡具夾緊：將卡具放置在接料板中間橫向夾取接料板。通過鋼絲繩克服重力而產生的拉力，使其將接料板夾緊，并通過楔塊將可動部分鎖住（因此楔塊位置需要依據接料板寬度進行調整），與此同時，可動部分與接料板接觸位置也能處于鎖緊狀態；②卡具釋放：通過人工敲擊將可動部分從楔塊上釋放。卡具如圖3 所示。卡具與接料板相對位置如圖4 所示。

圖3 卡具

圖4 卡具與接料板相對位置

（2）電動提升裝置（圖5）。將電動卷揚機固定在鋼結構框架內，在框架外側制作4 個支腿，支腿上分別安裝V 形金屬軌道輪，將4 個V 形軌道輪安放在角鋼制作的軌道上，通過人工拖拽的方式調整電動提升裝置的位置。實用新型的實例實用的為力拓中用200-400×30 型號的電動絞盤，30 角鋼若干，40 槽鋼若干，3 英寸V 形金屬軌道輪4 個。

圖5 電動提升裝置

（3）軌道（圖6a））。軌道是將30 角鋼與扣在40 槽鋼上焊接而成，并在軌道底部焊接兩個金屬塊作為止擋，防止在軌道上拖拽電動提升裝置時軌道脫離支撐結構發生危險。

圖6 軌道和支撐結構

（4）支撐結構（圖6b））。根據現場皮帶機鋼結構形狀，使用Q235 鋼板制作出適合放置軌道的支撐結構，支撐結構需要掛在皮帶機鋼結構兩側，將軌道放入支撐結構兩個方形孔內，將軌道下方止擋放在孔板兩側，防止軌道脫離支撐結構。

適用于接料板自動提升裝置的卡具為自鎖結構，可以通過接料板的自重將接料板卡緊。卡具與電動提升裝置通過鋼絲繩連接，電動提升裝置為電機、制動器、絞盤、控制手柄組成的總成，通過控制手柄調整電機正反轉及轉速來控制速度和接料板的上升與下降。

5 項目投資與收益

使用該自動提升裝置在接料板更換作業中可完全替代吊車，且效率較使用吊車提高1.5～1.8 倍。據測算，在一批400 m接料板更換項目中，新的工藝和接料板自動提升裝置可以節約吊車租賃費和人工費用11 萬元，壓縮作業用時約14 d。公司現有高空皮帶線15 000 m，目前需要更換的為7000 m，已經使用此提升裝置更換1000 m，除前期花費1000 元左右制造費用外，后期只有少許電費支出。用此裝置更換7000 m 接料板預計可節約吊車租賃費和人工費用190 余萬元，壓縮作業用時約245 d，經濟效益十分明顯。

6 結束語

該裝置適用于其他同類型高空輸送帶下方接料板的更換。該裝置采用分體式設計，拆裝靈活，適合狹窄空間作業；結構簡易、操作簡單、移置方便，不需要吊車輔助，因此不占用作業泊位，可以大大提升更換效率；相較于使用吊車輔助，使用該裝置更換接料板，整個更換過程中操作人員始終在安全位置，大大提高操作安全性；不需要大型機械輔助，節省大型機械租賃費用的同時也減少了大型機械的尾氣排放，符合節能減排的發展理念，因此其經濟和社會效益良好。