礦用帶式輸送機輸送帶防偏裝置的應(yīng)用研究

李文虎

（山西霍爾辛赫煤業(yè)有限責任公司， 山西 長治 046600）

引言

帶式輸送機是煤礦生產(chǎn)中必不可少的運輸裝置，貫穿于煤礦生產(chǎn)的整個過程。輸送帶是帶式輸送機的核心部件之一，它的工作狀態(tài)直接影響帶式輸送機的整體運轉(zhuǎn)。輸送帶在有載狀態(tài)下運轉(zhuǎn)時，由于各種原因，可能會出現(xiàn)輸送帶中心線實際位置與輸送機機架中心線位置不重合的情況，這種現(xiàn)象稱為輸送帶的跑偏現(xiàn)象。輸送帶的跑偏現(xiàn)象會導(dǎo)致輸送帶與機架摩擦，加快輸送帶磨損，減少輸送帶壽命，嚴重時可能導(dǎo)致輸送帶撕裂，造成停機，從而影響煤礦的正常生產(chǎn)。因此，應(yīng)在帶式輸送機上安裝防偏裝置，及時調(diào)整輸送帶位置，防止跑偏現(xiàn)象的發(fā)生，延長輸送帶使用壽命，保證輸送機安全可靠運行。

1 輸送帶跑偏原因

輸送機正常運行時，機架中心線與輸送帶中心線在理論上是重合的。輸送帶在運行時，會受到牽引力、自身重力、物料壓力和摩擦力、托輥支撐力等的作用，正常運行時這些力構(gòu)成一個平衡力系，輸送帶不會發(fā)生跑偏現(xiàn)象。在特定情況下時，某種力或某些力的大小或方向會發(fā)生改變，打破力系的平衡，輸送帶在垂直于中心線的方向上的合力不為0，使輸送帶發(fā)生橫向位移，當輸送帶在帶寬方向上的位移超過帶寬的5%時，稱之為輸送帶跑偏現(xiàn)象[1]。

輸送帶跑偏現(xiàn)象的發(fā)生受很多因素的影響，從設(shè)備本身來分析，可能產(chǎn)生跑偏現(xiàn)象的原因有：機架剛性差，長時間運行后產(chǎn)生變形造成機架中心線位置變動，引起跑偏；托輥安裝精度差，托輥支架與機架中心線不垂直，引起跑偏；輸送帶接頭未連接好，偏差大，造成輸送帶跑偏；傳動滾筒或改向滾筒軸線與機架中心線不垂直，引起跑偏；料斗安裝位置不正確，物料不能均勻分布在輸送帶帶寬方向上，引起跑偏。

2 輸送帶跑偏預(yù)防措施

引起輸送帶產(chǎn)生跑偏現(xiàn)象的原因不同，防偏方法也不同，主要歸結(jié)為兩類，一類是控制輸送機的安裝精度，要符合圖紙要求；另一類是在輸送機上安裝防偏裝置[2]。

輸送機的安裝精度是在輸送機安裝時決定的，只能保證輸送機在使用初期不發(fā)生跑偏，在輸送機使用一段時間后，產(chǎn)生跑偏現(xiàn)象不能靠調(diào)整輸送機安裝精度來消除跑偏，只能依靠在輸送機適當部位加裝各種防偏裝置控制跑偏現(xiàn)象的產(chǎn)生。防偏裝置已經(jīng)被大量應(yīng)用到礦用帶式輸送機中，主要是依靠托輥對輸送帶產(chǎn)生復(fù)位力，克服輸送帶受到的橫向力，使輸送帶復(fù)位。

3 輸送帶防偏裝置

3.1 托輥組防偏裝置

在實際生產(chǎn)中，最常見的是托輥組防偏裝置。托輥組防偏裝置成本較低、工藝簡單，并具有較好的防偏效果[3]。

3.1.1 調(diào)心托輥組防偏裝置

調(diào)心托輥組防偏裝置如圖1所示。

圖1 調(diào)心托輥組防偏裝置

調(diào)心托輥組是由3個圓柱托輥和2個輸送帶擋偏托輥組成，連接在同一底座上，在一定角度范圍內(nèi)可以繞固定中心進行順時針或逆時針擺動。輸送帶正常運行時，調(diào)心托輥組只起支撐作用，擋偏托輥與輸送帶不接觸，留有一定空隙。當輸送帶發(fā)生跑偏現(xiàn)象時，輸送帶中心線與輸送機中心線不重合，當跑偏量達到一定程度時，輸送帶邊緣會與擋偏托輥發(fā)生接觸，這時擋偏托輥會受到來自輸送帶的正壓力，在這個力的作用下，調(diào)心托輥組就會繞固定中心轉(zhuǎn)動一個角度，其中心線與輸送帶中心線形成一定夾角。在輸送帶與擋偏托輥摩擦的過程中，輸送帶會受到一個指向輸送機中心的力，促使輸送帶自動復(fù)位。

這種裝置適用于跑偏量不大的輸送帶，制造簡單、安裝方便，但對于跑偏量大的輸送帶，輸送帶受到擋偏托輥的復(fù)位力比較大，容易使輸送帶兩側(cè)產(chǎn)生毛邊，加快輸送帶的磨損，降低輸送帶使用壽命。

3.1.2 前傾托輥組防偏裝置

前傾托輥組防偏裝置如圖2所示。

圖2 前傾托輥組防偏裝置及受力圖

前傾托輥組防偏裝置由3個圓柱托輥組成，兩側(cè)的側(cè)托輥向輸送帶前進方向傾斜一定角度，一般為2°～3°。輸送帶正常運行時，輸送帶中心線與前傾托輥組中心線重合，兩個側(cè)托輥受到來自輸送帶的力大小相同。

式中：f為摩擦系數(shù)；qb為每米輸送帶質(zhì)量；qG為每米物料質(zhì)量；B為帶寬；b為輸送帶與前傾托輥接觸長度；g為重力加速度。

兩個側(cè)托輥對輸送帶產(chǎn)生大小相同方向相反的橫向力Fa1和Fa2的計算公式：

式中：α為前傾托輥組前傾角度；β為側(cè)托輥槽角。同理可求得Fa2。

當輸送帶發(fā)生跑偏現(xiàn)象時，輸送帶中心線偏離前傾托輥組中心線一定量，輸送帶與側(cè)托輥的接觸長度發(fā)生了改變，即b1＞b2，兩個側(cè)托輥對輸送帶的橫向力大小不同，輸送帶受到的合力指向托輥組中心，促使輸送帶復(fù)位，這個合力就是前傾托輥組給輸送帶的復(fù)位力。

這種裝置制造簡單、成本低廉，適用于煤礦生產(chǎn)，其復(fù)位力是兩個側(cè)托輥對輸送帶橫向力的差值，復(fù)位力較小，需要布置多組前傾托輥組裝置才能達到較好的防偏效果，但數(shù)量較多的前傾托輥組會增大輸送帶運行的阻力，需要找到兩者的平衡才能更好地提高生產(chǎn)效率。

3.2 液壓自動防偏裝置

液壓自動防偏裝置由調(diào)心托輥組、固定支架、液壓缸、跑偏行程開關(guān)、電氣控制系統(tǒng)、液壓控制系統(tǒng)組成[4]，如圖3所示。三組調(diào)心托輥通過連桿組成調(diào)心托輥組，調(diào)心托輥組的中心線與機架的中心線重合。液壓缸的缸體與固定支架連接，活塞桿鉸接在調(diào)心托輥組上，通過液壓桿的伸縮可以帶動調(diào)心托輥組繞各自中心進行擺動，擺動角度受液壓桿行程控制。跑偏行程開關(guān)安裝在皮帶兩側(cè)用于捕捉跑偏信號。電氣控制系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)放置在輸送機機架旁，不干擾輸送機正常運轉(zhuǎn)。

圖3 液壓自動防偏裝置

輸送機正常運轉(zhuǎn)時，跑偏行程開關(guān)不動作，整個系統(tǒng)處于待機狀態(tài)。輸送機發(fā)生跑偏現(xiàn)象時，跑偏側(cè)的行程開關(guān)動作，將跑偏信號傳遞給電氣控制系統(tǒng)。電氣控制系統(tǒng)收到跑偏信號后，控制液壓系統(tǒng)啟動，通過液壓缸伸出或收回液壓桿使調(diào)心托輥組偏轉(zhuǎn)，產(chǎn)生一組復(fù)位力，促使輸送帶復(fù)位。電氣系統(tǒng)控制原理如圖4所示。

圖4 液壓自動防偏裝置電氣原理圖

當輸送帶在運轉(zhuǎn)時受側(cè)向力出現(xiàn)跑偏現(xiàn)象時，觸動跑偏行程開關(guān)XK1（或XK2）使回路閉合，時間繼電器KT1（或KT2）通電，使三位四通電磁換向閥得電，液壓回路接通，液壓缸伸出（或收縮）液壓桿，帶動調(diào)心托輥組擺動，調(diào)心托輥組中心線與輸送帶中心線產(chǎn)生一定夾角，托輥組施加給輸送帶一個復(fù)位力，使輸送帶向XK2（或XK1）側(cè)調(diào)整。當輸送帶調(diào)整到正常位置時，跑偏行程開關(guān)與輸送帶不接觸，跑偏信號消失，XK1（或XK2）斷開，電磁閥失電，液壓系統(tǒng)回路斷開，輸送帶帶動調(diào)心托輥組回到初始位置，整個防偏過程結(jié)束。

液壓自動防偏裝置可以實現(xiàn)自動防偏，對輸送帶的復(fù)位力可以調(diào)節(jié)，有較好的防偏效果，但是由于工作環(huán)境惡劣，粉塵較多，需要加強電氣控制系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)的防塵，否則容易出現(xiàn)系統(tǒng)失效問題。

4 結(jié)語

礦用帶式輸送機在實際生產(chǎn)中產(chǎn)生跑偏現(xiàn)象是不可避免的，利用防偏裝置及時調(diào)整輸送帶位置，可以有效改善輸送機的運行狀態(tài)，因此應(yīng)對幾種應(yīng)用較廣的防偏裝置的原理和優(yōu)缺點進行分析和研究，為更好地選擇防偏裝置提供依據(jù)。