簡論如何選用帶式輸送機托輥及運轉時注意事項

馬偉偉

（山西煤炭運銷集團大同有限公司，山西 大同037003）

帶式輸送機已成為煤礦生產中的一種主要運輸設備，是具有大運量、適用于長距離運輸的鋼繩芯膠帶機在井下得到普遍的推廣和使用。因此，在實際使用中，合理地設計選型，正的使用維護，使其能夠經濟合理、安全可靠地運行就顯得尤確為重要。在對煤礦井下多部膠帶機運行狀況的調查中，發現個別膠帶機在設計計算和使用維護時，由于對托輥的選用、托輥運行阻力系數的取值、托輥的安裝調整與維護考慮不足，導致整機不能正常運行，并造成了很大的經濟損失。下面通過實例分析一下這幾個方面對整機設計與運轉的影響，并提出一些建議。

1 托輥的選用

1.1 實例分析

我市某礦主斜井使用了1部鋼繩芯膠帶輸送機，運輸能力Q=1300t/h，帶速V=3.15m/s，帶寬B=1400mm，托輥直徑Φ=133mm，運輸距離L=1441m，鋪設傾角14°。該機運行一段時間后，托輥損壞比較嚴重。后將直徑φ133mm的托輥換成直徑Φ159mm的托輥，運行情況良好，但改造費用花了近30萬元。

目前，設計鋼繩芯膠帶機多是根據《運輸機械手冊》（1983年版），以帶寬為依據選擇托輥，見表1。然而從表1中不能直接看到托輥直徑與帶速的關系，而且一種帶寬只有一種直徑的托輥。

表1 帶寬與托輥直徑關系

我國以前設計的帶速偏低（1.8m/s～2.5m/s），目前帶速已提高到3m/s～4m/s，甚至更高，這樣一來，完全按手冊（見表1）選擇托輥不完全合理。原因是根據帶寬從表1中確定出唯一的托輥直徑后，由于帶速選擇的不同，托輥的轉速也不同，帶速愈大，托輥轉速越高?？梢?，對于同一輥徑，由于帶速不同，托輥的轉速差異較大，而托輥的轉速對其壽命有直接影響。其一是輥體材料不可避免地存在著壁厚不均等不平衡因素，托輥高速旋轉的較大的不平衡力使軸承壽命大幅度縮短而導致托輥損壞。其二是加工精度的原因，托輥存在一定橢圓度和偏心距，于是托輥在旋轉過程中導致了膠帶產生垂直于運動方向的上下振動，轉速愈大，膠帶振動愈大，對托輥的沖擊力也越大，從而加劇了軸承的損壞?？梢?，帶速也是影響輥徑選擇的一個主要因素。為此，我國托輥直徑系列有待改進。

1.2 選擇方法

為了避免因托輥轉速過高引起過大的振動，應該限制托輥的最高轉速。參考國外有關對托輥轉速限定的文獻，再結合國內目前的加工水平以及現場使用情況，建議轉速不超過450r/min（待加工水平提高后再增大轉速限定值）。在此基礎上帶速與所對應的托輥最大直徑如表2所示。

表2 帶速與托輥最小直徑關系

同時建議生產設計單位在不增加軸和軸承規格的情況下，制造和編制出對于同一帶寬，適用于不同帶速的相應直徑的托輥系列，以供選擇。

2 托輥運行阻力系數的取值

2.1 實例分析

我市某礦大巷使用了1部鋼繩芯膠帶機，帶寬B=1200mm，帶速V=2.5m/s，水平運輸距離L=2250m。傳動方式為頭部雙滾筒4臺電機驅動（N1:N2=2:2）。該機施工安裝完畢后，滿煤試車起動不了，原因是電動機功率不足。后來重新計算并進行了改造，將4臺200kW電動機換成了4臺250kW的電動機，減速器、液力耦合器等部件也相應地進行了更換，損失巨大。那么，造成電機機功率不足的原因是托輥運行阻力系數取值偏小。

原設計計算時，依據具體環境，按《手冊》取定ω=ω’=0.03（ω、ω′為上下托輥運行阻力系數）。計算結果見表3。由于該機承載段槽形托輥全部前傾，回程托輥中每隔3組平行托輥放置1組V型托輥并前傾，尤其是目前國內托輥制造質量不過關，使托輥的實際運行阻力系數增大。因此，原設計中ω、ω′取值偏小。

表3 原設計計算結果

根據實際情況，應取ω=ω’=0.035，則有：

上分支運行阻力

式中：q、q0、q′——分別是煤、膠帶、上托輥線密度，kg/m；

L——膠帶機水平投影長度，m。

下分支運行阻力

式中：q″——下托輥線密度，kg/m。

物料提升阻力

式中：H——物料提升高度，m。

附加阻力F′：

由于附加阻力的計算與ω、ω’無關，故仍取原設計中的計算值F′=11160N。

運行總阻力：

電機軸功率：

式中：K1——電動機功率系數；

V——帶速，m/s。

將上述計算結果列入表4。比較表3和表4可知，當ω、ω′增加為0.035時，使運行阻力增加24722N，所需電動機軸功率增加102kW，所配電機功率增加200kW。

2.2 系數的合理取值

通過上述分析，可以看到托輥運行阻力系數對整機參數（運行阻力、功率等）的影響很大。系數取值的微小差異，將導致設計結果相差甚遠。過于偏小，可能導致膠帶機不能正常運轉，甚至損壞；過于偏大，會造成浪費，不經濟。為此，建議綜合考慮托輥的布置狀況、實際運行環境、托輥的實際運行阻力系數等因素合理取值。結合現場實際使用運行狀況和有關設計單位的設計經驗，建議煤礦使用的膠帶機按表5取值。

表4 新設計計算結果

表5 托輥運行阻力系數

3 托輥安裝調整

在帶式輸送機的整機安裝中，應保持機架中心線良好的直線性和與頭尾架中心線的良好對中，以使輸送帶穩定無偏運行，但是由于托輥所具有的調偏性能，使一些用戶過分依賴其調整輸送帶的跑偏，在實際使用中造成輸送帶在托輥上時左時右，作蛇形運行，極大地加劇托輥和輸送帶的磨損。所以，在輸送機安裝時應特別注意機架中心線的直線度和對中性，保持托輥軸線對機架中心線的垂直度，在必須調偏時應只做少量的調整，絕對避免由于幾組托輥調整過量而用另外幾組托輥調回的現象。

4 托輥粘結煤泥的危害

我市某礦井下使用1部鋼繩芯膠帶機，運輸距離為2100m。井下環境很惡劣，有積水，原煤水分大、煤泥多，煤塵大，空氣潮濕，造成托輥粘結大量煤泥和煤塵，厚度為2mm～3mm（干結后較堅硬），致使托輥直徑增加4mm～6mm，導致機架基礎下沉2mm～10mm，托輥輥體嚴重銹蝕，甚至塌陷，軸承損壞嚴重。

現場觀察輥體表面所粘煤泥厚度不均或有不同程度的脫落，使輥體外輪廓形成一定的橢圓度，導致輥體本身存在一個偏心距，于是托輥在旋轉過程中導致了膠帶產生較大的沖擊力，而且這種沖擊力是周期變化的，從而加劇了托輥的軸承損壞，并且周期變化的沖擊力經架體又傳遞到基礎上，導致基礎下沉。因此，保持托輥的清潔，是使帶式輸送機安全、正常運轉的保證。根據實際情況，采用人工剝落、高壓水沖洗的方法均不妥，建議在每一個托輥下方的機架上分別裝設簡單有效的清掃裝置。

綜上所述，托輥的選擇，系數的取值，托輥的安裝調整與維護直接影響著整機的運行狀況和經濟指標，在整機設計和使用中占有舉足輕重的地位，必須引起足夠的重視。

［1］孫可文.帶式輸送機傳動理論與設計計算[M].北京：煤炭工業出版社，1991.

［2］梁庚煌.運輸機械手冊[M].北京：化學工業出版社，1983.