液壓聯合式膠帶糾偏裝置在馬蘭礦的應用

裴文俊

（山西西山煤電股份有限公司馬蘭礦，山西 古交 030205）

1 引言

帶式輸送機是煤礦運煤系統的主要設備，輸送帶跑偏問題是帶式輸送機工作過程中最為常見的問題。輸送帶的跑偏不僅會使得輸送帶發生磨損，影響運輸機的使用壽命，同時還會造成井下漏料污染。因此，防止輸送帶跑偏是井下技術人員急需解決的一個難題。本文以西山煤電公司馬蘭礦南一轉運巷為研究背景，研究了一種新型的液壓聯合式膠帶糾偏裝置，有效解決了輸送帶跑偏問題。

2 輸送帶跑偏動力學分析

2.1 輸送帶跑偏的原因分析

（1）膠帶輸送機的滾筒出現傾斜現象，造成輸送帶跑偏；

（2）輸送機在運行中，輸送帶上沒有裝載煤炭，輸送帶極易發生跑偏；

（3）由于輸送帶質量問題，輸送帶的接頭處不正或者輸送帶本身有彎曲現象，也容易發生跑偏；

（4）托輥組軸線同膠帶中心線不垂直而引起跑偏；

（5）轉載物料落料位置對膠帶跑偏的影響。

2.2 輸送帶跑偏動力學分析

在井下膠帶運輸過程中，能夠造成輸送帶發生跑偏的原因有很多，但是歸根結底還是由于輸送帶在工作中兩側的受力不均勻，導致輸送帶發生跑偏。因此對輸送帶跑偏進行動力學分析，有助于提出更為科學有效的解決措施。

以運行中的帶式輸送機作為研究對象，選取滾筒或托輥對膠帶剛開始起作用的極限點作為受力點進行動力學分析，具體動力學分析模型如圖1所示。同時選取膠帶為主動件，托輥或從動滾筒為從動件，如圖1（a）所示。輸送帶向前運行時，根據作用力與反作用力原理，托輥將受到一個向前的牽引力F，其力的方向平行于輸送帶運行的方向。可以將F分解為x軸方向上的Fx，y軸方向上的Fy，Fx為提供托輥轉動的力，Fy為膠帶上的橫向分力。其中Fx=Fsinα，Fy=Fcosα，α為滾筒軸中心線法線與輸送帶前進方向的夾角。Fy使托輥軸向竄動，由于托輥和從動滾筒兩端均被固定無法軸向竄動，根據物理學上作用力與反作用力的原理，托輥就會對膠帶產生一個反作用力Fz，從而使得輸送帶向著另一側運動，造成輸送帶跑偏。

當選取主動滾筒作為主動件，輸送帶作為從動件時，對輸送帶運行進行動力學分析。此種情況輸送帶的動力來源于輸送帶與滾筒間產生的摩擦力T，可以將該摩擦力分解為沿著輸送帶運行方向的力Tx和使得輸送帶發生側向運動的力Ty。其中Tx=Tsinα，Ty=Tcosα，α為托輥和從動滾筒軸中心法線與膠帶運行方向的夾角。因此可以看出，Ty的產生導致了輸送帶發生跑偏現象，如圖1（b）所示。

圖1 膠帶在運行過程中的力學分析

從以上動力學分析可以看出，輸送帶在運行過程中發生跑偏的主要原因是由于輸送帶兩側受力不均導致的。由輸送帶在運行過程中的力學分析可知，減少夾角α，可以很好地降低y方向上的分力，當輸送帶與滾筒軸中心線法線的方向一致時，即α=0，此時輸送帶不會發生跑偏現象。

3 液壓聯合式膠帶糾偏裝置的應用

3.1 工程概況

西山煤電公司馬蘭礦南一轉運巷一部為DSJ120/150/2×315帶式輸送機，使用PVG1400S整芯阻燃輸送帶，帶寬1200mm，功率2×315kW，帶速3.7m/s，運輸能力為900t/h，主要擔負南一下組煤原煤運輸任務。南一轉運巷一部帶式輸送機膠帶由12節膠帶組成，安裝使用時間為2015年8月，平均每節膠帶長度為200m。輸送機機頭安裝有ZX1200-44.08帶式輸送機轉彎裝置，膠帶所需漲緊力較大，且由于輸送機長時間連續運行，膠帶存在不同程度的脫膠現象，致使膠帶在儲帶倉出現跑偏，造成卷帶、撕帶、撕扣以及磨損跑車兩側主梁、降低跑車強度等現象，嚴重時會出現斷帶事故，影響原煤運輸。

目前，馬蘭礦南一轉運巷一部輸送機機頭安設有三組WYE型液壓自動糾偏裝置，該型糾偏裝置由調節板、油箱、油缸、集成梁等部件組成。膠帶向一側跑偏后，膠帶即搭接處在糾偏機檢驅輪上，膠帶的摩擦力使檢驅輪轉動，檢驅輪轉動帶動軸承箱中與檢驅輪軸連接的鏈條，鏈條即將轉動傳遞給油箱中的專用低速油泵。油泵輸出液壓油至油箱內液壓邏輯閥組，經過邏輯閥組后流向液壓油缸，推動油缸動作。油缸推動調心托輥偏轉，偏轉后的調心托輥對膠帶產生橫向復位力（糾偏力）。復位力逐漸增減，最終與膠帶受到的跑偏力平衡，膠帶即恢復中位運行。膠帶復位后，檢驅輪與膠帶脫離接觸，糾偏機停止工作。

使用過程中，由于輸送機拐彎至卸載滾筒距離太短，該型液壓自動糾偏裝置雖然能夠從一定程度上對膠帶跑偏進行調整，但效果不理想，因此，研制出液壓聯合式膠帶糾偏裝置。通過實際應用，有效地控制了膠帶在儲帶倉的跑偏現象，可延長膠帶使用期限一年以上，可節省1/3輸送帶扣的投入，還可減少一名員工的勞動強度。

3.2 詳細技術內容

（1）改造所需材料明細

①WYE型液壓自動糾偏裝置3組；

②Φ16mm鋼筋4根（長度2700mm）；

③花蘭螺絲2根；

④68mm鐵板3塊（150×150mm）；

⑤“V”型抱箍6個；

（2）技術方案

①Φ16mm鋼筋一端焊一只螺帽，一端加工成螺紋，如圖2所示。

②根據調偏架尺寸加工如圖3所示“V”型抱箍6個，68mm鐵板中心焊接螺栓。

圖2 液壓聯合式膠帶糾偏裝置部件—連桿

圖3 液壓聯合式膠帶糾偏裝置部件—抱箍+固定板

③安裝

首先，測量兩調偏架間距，確定部件1（連桿）長度；

其次，部件1（連桿）一端螺帽套入部件2底部中心螺栓，用螺帽緊固；

最后，兩只調偏架間的連桿用花蘭螺絲連接，花蘭螺絲可調節調偏架角度，使兩只調偏架角度一致。

④工作原理

由于南一轉運巷I部帶式輸送機裝有拐彎裝置，膠帶漲緊力較大，膠帶使用時間較長且脫膠嚴重時極易發生跑偏。膠帶跑偏后，如不及時調整，膠帶本身損傷較大，同時對跑車架造成非常大的磨損。安裝該裝置后，通過連桿裝置，由第一組調偏架帶動后兩組（或多組）調偏架，調偏效果明顯可靠。

⑤安裝效果如圖4所示。

圖4 液壓聯合式膠帶糾偏裝置安裝效果圖

3.3 技術特點

液壓聯合式膠帶糾偏裝置主要技術特點有以下幾點：

（1）各部件均采用常用材料加工，造價低廉，耐用度高。

（2）只需安裝一組調偏油缸，降低了維護成本及工作量，減少了配件損耗。

（3）連桿裝置可使各調偏架調偏角度一致，調偏效果大幅提高。

（4）可根據現場情況，延長、縮短或增加、減少調偏架數量。

（5）該裝置結構簡單，安裝方便，可廣泛應用于膠帶輸送機運輸中。

4 應用情況及經濟效益分析

（1）應用情況

本液壓聯合式膠帶糾偏裝置已應用于馬蘭礦南一轉運巷I部帶式輸送機中，經過近半年來的試用，膠帶糾偏效果明顯，有效地杜絕了膠帶在輸送機儲帶倉中的跑偏、磨損等現象。

該裝置可廣泛應用于各類帶式輸送機當中，用于膠帶調偏，不受帶式輸送機安裝方式、機架結構等條件影響，推廣應用前景廣闊。

（2）經濟效益

該液壓聯合式膠帶糾偏裝置造型簡單，造價低廉，僅使用四根Φ16mm鋼筋，兩根花蘭螺絲及部分螺栓、螺帽，總成本費用約300元。

輸送帶扣每月按兩道扣計算，一道扣價格4000元，每月需1.6萬元，全年需19.2萬元，采用該裝置后，全年可節省6.4萬元。

膠帶延長使用壽命一年以上（正常情況下，膠帶使用一年即需更換），膠帶費用可節省110萬元。

其他費用：跑車磨損、人員工資費用共計7萬余元。

5 結語

本液壓聯合式膠帶糾偏裝置已應用于馬蘭礦南一轉運巷I部帶式輸送機中，經過近半年來的試用，糾偏效果良好，達到了預期要求。隨著該裝置的使用，降低了輸送帶跑偏的頻次，防止了輸送帶撒煤、輸送帶磨損等現象的發生，減少了輸送帶檢修時間，提高了工作效率，降低了礦井生產成本。