雙向卷帶裝置在可伸縮膠帶輸送機中的應(yīng)用

郭海武

(山西西山晉興能源有限公司 斜溝煤礦，山西 呂梁 033600)

目前，可伸縮膠帶輸送機主要用于煤礦井下回采工作面原煤運輸，由驅(qū)動裝置、卸載裝置、儲存部分、張緊裝置、夾帶裝置、卷帶裝置、機身部分等組成。卷帶裝置主要作用是對儲存裝置內(nèi)儲滿的膠帶進行集中回收。目前，礦井使用的膠帶輸送機安裝的膠帶每卷長度為200 m.儲存有效儲帶長度僅為120 m，除去運行長度，實際每次可卷帶長度為100 m.另外，單向卷帶裝置卷帶半徑只允許卷120 m長的膠帶，雙方面制約了整卷膠帶的回收復(fù)用。因此，提出將可伸縮膠帶輸送機的單向卷帶裝置改造為雙向卷帶裝置。

1 雙向卷帶裝置技術(shù)方案

可伸縮膠帶輸送機雙向卷帶裝置，由底座和底座上安裝的支撐架組成，支撐架通過位于其中心的旋轉(zhuǎn)軸帶動360°旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)軸由支撐架上的旋轉(zhuǎn)馬達驅(qū)動；支撐架的兩側(cè)分別設(shè)置用于200 m卷帶的托架梁和用于100 m卷帶的托架梁，兩幅托架梁上各安裝一套卷帶旋轉(zhuǎn)馬達和卷帶輥筒，卷帶旋轉(zhuǎn)馬達驅(qū)動卷帶輥筒旋轉(zhuǎn)。

膠帶輸送機卷帶工作方式示意圖見圖1.如圖1所示，可伸縮膠帶輸送機機頭設(shè)置卸載架，機尾為機尾滾筒，多余膠帶經(jīng)改向裝置后存儲于輸送機的存儲空間內(nèi)形成存儲帶，通過游動小車和漲緊小車實現(xiàn)膠帶連續(xù)運行。

100—卷帶裝置 101—卸載架 102—改向裝置 103—儲存帶 104—游動小車 105—漲緊小車 106—機尾滾筒圖1 膠帶輸送機卷帶工作方式示意圖

卷帶裝置既可以從膠帶輸送機機身上拆除多余的膠帶(只能將位于儲存裝置空間內(nèi)的儲存帶抽帶至卷帶裝置上)，也可以向膠帶輸送機上加膠帶。該設(shè)計在原有卷帶裝置另一端增加一套卷帶馬達(用于卷200 m膠帶)，通過兩次抽帶：第一次抽100 m，第二次抽100 m，達到整卷膠帶回收的效果。卷100 m的一端稱作小卷帶(也可稱作多功能膠帶)，卷200 m的一端稱作大卷帶。

工作原理：膠帶輸送機隨著工作面的逐漸縮短，膠帶輸送機機尾同步回縮，膠帶在儲存裝置內(nèi)形成120 m儲存帶。根據(jù)單個卷帶裝置的工作原理，利用小卷帶將儲存裝置內(nèi)可抽100 m膠帶卷好。膠帶輸送機工作一段時間后，待儲存內(nèi)儲存的膠帶長度再次達到120 m時，開始第二次抽帶。第二次抽帶時，首先將底膠帶從膠帶接口處拆開，將小卷帶端100 m膠帶從底膠帶向機尾方向加膠帶，利用大卷帶馬達對儲存裝置內(nèi)100 m膠帶進行抽帶，待抽至100 m時停止抽帶，利用前夾帶裝置將底膠帶夾住，啟動膠帶輸送機驅(qū)動裝置，同時啟動張緊裝置(漲緊小車)，釋放儲存裝置內(nèi)膠帶，直至達到大卷帶端的最長卷帶長度(200 m，即一整卷膠帶),最后將底膠帶接好。

2 卷帶裝置主要結(jié)構(gòu)設(shè)計改造

雙向卷帶裝置結(jié)構(gòu)示意圖見圖2. 200 m卷帶的托架梁中部通過兩個擺動油缸支撐，擺動油缸的底部安裝于支撐架上；200 m卷帶的托架梁在擺動油缸的驅(qū)動下沿其端部上下擺動，用于膠帶的卸下。100 m卷帶的托架梁呈水平狀。

1—底座 2—支撐架 3—旋轉(zhuǎn)軸 4—支撐架旋轉(zhuǎn)馬達 5—托架梁 6—卷帶旋轉(zhuǎn)馬達 7—卷帶輥筒 8—擺動油缸 9—卷帶圖2 雙向卷帶裝置結(jié)構(gòu)示意圖

可拆卸式卷帶輥筒的結(jié)構(gòu)示意圖見圖3，卷帶輥筒包括大小形狀相同的兩個半輥筒，兩個半輥筒拼合后兩端分別通過端蓋和螺栓固定，端蓋上開設(shè)用于穿設(shè)輥筒軸的方孔，兩個半輥筒拼合后在其接合處輥面上分別開設(shè)一軸向的矩形槽孔；其中一個半輥筒的輥面上沿其軸向設(shè)置皮帶卡。

10—螺栓 71—半輥筒 72—端蓋 73—方孔 74—皮帶卡圖3 可拆卸式卷帶輥筒的結(jié)構(gòu)示意圖

具體實施時，對現(xiàn)有卷帶裝置主要結(jié)構(gòu)的設(shè)計改造如下：

通過原有卷帶裝置的大體尺寸，在原托架梁對稱端增加兩副托架梁，同時在托架梁上各安一套卷帶旋轉(zhuǎn)馬達，短托架端安裝小卷帶旋轉(zhuǎn)馬達，用于100 m膠帶的抽帶工作。長托架端安裝大卷帶旋轉(zhuǎn)馬達，用于200 m膠帶的抽帶工作。在旋轉(zhuǎn)軸上增加一套旋轉(zhuǎn)馬達，取代原有卷帶裝置的旋轉(zhuǎn)油缸。

1) 根據(jù)整卷膠帶卷帶以后的最大半徑為1.2 m計算，將卷帶裝置托架梁長度由原1.95 m增加到2.10 m. 旋轉(zhuǎn)軸高度尺寸由原1.0 m增加到1.2 m，滿足整卷膠帶在水平位置順、逆時針和水平方向自由旋轉(zhuǎn)。

2) 增加兩套馬達，一套用于200 m膠帶的卷帶工作，一套用于整套卷帶裝置的水平面360°任意旋轉(zhuǎn)。

3) 泵站增加兩個控制閥組，滿足兩套卷帶馬達同時工作要求。

4) 可拆卸式卷帶筒具體制作如下：

a) 將長1 800 mm、d280 mm、厚12 mm鋼管對切成兩半，形成兩半圓。

b) 在半圓上切割長1 700 mm、寬120 mm的矩形框體；兩個半輥筒拼合后，在接合處輥面上對稱形成了一組軸向的矩形槽孔，膠帶端由此伸入到輥筒內(nèi)。

c) 在輥筒兩側(cè)各設(shè)計一端蓋，利用螺栓將端蓋和輥筒的側(cè)面連接，用于固定兩半圓。

d) 設(shè)計加工一個膠帶卡，用于固定膠帶。

3 雙向卷帶裝置的優(yōu)點

1) 將單向短臂卷帶裝置改造成雙向長、短臂卷帶裝置后，降低了連接扣的使用數(shù)量，也減少了整個膠帶輸送機的維護和保養(yǎng)工作，提高了設(shè)備的安全運行系數(shù)。同時也杜絕了工人在抽帶時人為損傷，隨意將膠帶割成短節(jié)，膠帶不能復(fù)用，甚至廢棄等現(xiàn)象。

2) 雙向卷帶裝置旋轉(zhuǎn)軸同時安裝了一套旋轉(zhuǎn)馬達，代替單向卷帶裝置使用的雙向推拉油缸，操作比單向卷帶裝置更簡單，旋轉(zhuǎn)角度更加靈活，使井下巷道前期設(shè)計和膠帶回收具有更多選擇性。

3) 雙向卷帶裝置實現(xiàn)了抽帶與放帶在同一設(shè)備上同步進行的功能，減少了抽帶、放帶作業(yè)工序。在膠帶輸送機發(fā)生膠帶事故時，縮短了搶修事故的影響時間，提高了設(shè)備的開機率。

4 經(jīng)濟效益

斜溝煤礦使用的可伸縮膠帶輸送機較長，按抽4 000 m膠帶輸送機膠帶成本計算：

1) 雙向卷帶裝置的聯(lián)合使用，減少了膠帶連接扣的投入成本。

未改造前，由于抽帶長度短，整部膠帶輸送機上的每節(jié)膠帶頻繁從中部割斷，增加了膠帶連接扣的額外投入。每部距離4 000 m膠帶輸送機按40副連接扣計算，每部膠帶輸送機在使用周期內(nèi)，每副連接扣更換3次，每副連接扣成本按0.23萬元，累計材料投入27.6萬元。按每副連接扣投入人工費用1 000元/人，共投入12萬元。

節(jié)省材料費合計：0.23萬元×40副×3次=27.6萬元

勞動力節(jié)省合計：0.1萬×40副×3次=12萬元

改造后，膠帶連接扣可節(jié)省投入39.6萬元。

2) 清掃器的額外消耗：連接扣的增加，造成清掃器的磨損比較嚴重，清掃器額外投入40塊，按每塊1萬元計算，合計40萬元。

3) 雙向卷帶裝置聯(lián)合使用后，規(guī)范了膠帶的抽帶標準，杜絕了工人在抽帶時隨意將膠帶割成短節(jié)，造成膠帶不能復(fù)用，甚至廢棄。

按照每卷膠帶浪費10%計算，共浪費膠帶160萬元。

具體為：200 m×40卷×10%×0.2萬/m=160萬元

4) 同時也減少其他方面的投入(包括膠帶的回收、對設(shè)備承載托輥的磨損、配套設(shè)備的維護等)，大約合計150萬元。

單部4 000 m長膠帶輸送機共可節(jié)約：39.6+40+160+150=389.6(萬元)

總之，雙向卷帶裝置的改造及使用，使膠帶回收長度由100 m增加到200 m，實現(xiàn)了整卷膠帶的回收利用及兩次抽帶、一次放帶在同一設(shè)備上的同時進行。且該設(shè)備操作簡單、方便，實用性強。在經(jīng)濟效益方面，單部4 000 m長膠帶輸送機可節(jié)省投入389.6萬元，具有極高的推廣價值和經(jīng)濟效益。