煤礦帶式輸送機回煤自動清掃裝置設計

趙志芳

（山西晉煤集團坪上煤業有限公司，山西晉城 048203）

0 引言

在煤炭的運輸過程中，皮帶輸送機憑借自身所具有的優勢，如較高的自動化水平、靈活的操作等，在煤礦中得到廣泛運用。然而在實際應用中，由于開采工作經常受到淋水或防塵噴霧的影響，導致煤炭具有較高的含水量，在皮帶運輸及卸載的過程中，一部分煤炭等物質粘附在輸送機的表面，隨著粘結時間的不斷延長，皮帶輸送機的膠帶產生了嚴重的磨損；同時膠帶極易出現各種故障，如偏斜、驅動輪打滑等；人工清理的任務量大、效率低，并且存在相應的安全問題，對輸送機的運行造成了嚴重的影響[1]。為了將帶式輸送機膠帶存在的回煤清理事故進行有效地解決，本文通過對現存的清掃裝置進行分析研究，并研制了一種自動化清掃裝置，使皮帶輸送機膠帶可以進行自動清掃，具有極大的現實意義。

1 常用清掃裝置

1.1 合金橡膠清掃裝置

合金橡膠清掃裝置的安裝部位位于皮帶輸送機驅動滾筒的前端，依靠合金橡膠棒所具備的彈性，及時清除掉膠帶上部的雜物。采用硬質合金來制作與皮帶輸送機膠帶相接觸的刮板，當膠帶上部的雜物通過該刮板之后，這些雜物就可以得到有效清除，其原理如圖1所示。

1.2 彈簧清掃裝置

彈簧清掃裝置的安裝部位與合金橡膠清掃裝置一樣，其主要是利用彈簧所具有的彈性勢能，促使清掃裝置上的刮板與輸送機膠帶的表面相接觸，從而可以將膠帶上面的雜物進行有效地清除。該裝置在煤礦所采用的TD75型帶式輸送機中有著廣泛地運用[2]。

圖1 合金橡膠清掃裝置

1.3 硬質合金清掃裝置

硬質合金清掃裝置的安裝部位也位于滾筒的前端，刮板所運用的制作材料為硬質合金，主要分為2種類型，分別為單片與雙片。該裝置的工作原理是通過對皮帶輸送機對重調節輸送機膠帶的壓力進行調節，從而有效地清除掉粘附在膠帶上的雜物。

在皮帶輸送機的滾筒前端采用電動清掃設備，并與以上清掃設備相結合，使膠帶上粘附的雜物得到清除。例如，硬質合金與合金橡膠2種清掃器結合使用，可以加強清掃設備的工作效率。但是在清掃回煤的時候通常會產生膠帶受損或運用人工清掃，對皮帶輸送機的運輸效率造成了一定的影響[3]。

2 自動清掃裝置

對于當前皮帶輸送機清掃裝置中的缺陷，依據輸送機的現場使用狀況來研制出了一種先進的皮帶輸送機清掃裝置，其詳細的構造如圖2所示。

圖2 清掃裝置結構

2.1 基本原理

帶式輸送機的膠帶之所以產生“回煤”問題，其根本原因在于煤炭、巖粉顆粒與膠帶表面存在相應的摩擦力，并且包含的水顆粒之間存在一定的張力。在膠帶的回程中，在膠帶中粘附的煤炭及巖粉顆粒會因重力及振動的影響出現大量的掉落，同時在皮帶輸送機的卸載輥中安裝刮煤板，膠帶上粘附的煤炭、巖粉等在經過刮煤板的清除之后，可繼續吸附膠帶上粒徑較小的顆粒，其粒徑平均維持在50～200μm間。對于膠帶吸附的煤巖粉，可以運用旋轉清掃設備來進行清除，其所運用的材料應當選擇抗靜電、耐磨阻燃的尼龍絲，其直徑設定為700μm，同時運用回程膠帶所具有的動力來推動尼龍絲的線性運轉，使其轉變為旋轉運轉[4]。

2.2 運轉過程

將清掃裝置中安裝的驅動輥3與膠帶進行密切接觸，促使該裝置中的驅動裝置4進行相應轉向，隨著帶動輥軸5運行，對膠帶下段存在的煤巖顆粒進行有效地清除，并將清除掉的煤巖收集到相應池中。在輸送機下端所安裝的刮板機14可以將相應煤巖泥傳輸到收集池13中，刮板機的安裝部位處于皮帶輸送機的底端，與該輸送機相平行，避免了人工清理的操作。提升機驅動輥7與膠帶之間的連接較為密切，可以為驅動裝置8提供強大的動力，促使提升機11運行，通過在斗式提升機11上安裝相應的料斗12，可以將收集池13中的煤巖運輸到下部輸送機10上，以完成皮帶輸送機底端膠帶的清理。

刮板機14所發生的運行主要是通過膠帶帶動與其相貼合的刮板機驅動裝置15所實現，驅動裝置15對刮板機所提供的運行動力主要是利用鏈條與刮板機之間的連接所實現[5]。

2.3 運轉速度及效率

2.3.1 運行速度

清掃裝置的工作效果與運轉速度存在一定的關系，通過相關試驗，取得了清掃效率與輥軸線速度之間的關系曲線，如圖3所示。由圖可知，清掃裝置的輥軸線速度應大于10 m/s，只有這樣才可以取得較好的效果。通過在清掃裝置內部的驅動裝置中安裝調速器，可以將清掃裝置運轉的線速度調整為10 m/s。

帶式輸送機下端所安裝的刮板機的運行速度設定為0.25 m/s，皮帶輸送機運行的速度為3.36 m/s，因此，在刮板機的驅動裝置中應當配置相應的減速設備，以此來調節刮板機的運行速度。減速器所具有的速比n1=13.44。其所研發的提升機的運行速度為0.2 m/s，因此在提升機的驅動設備中應當安裝相應減速設備，其速比n2=16.8。通過對減速器進行相應調整，促使現場清掃工作取得較好的效果。

2.3.2 功率

功率W可以采用下式進行計算。

圖3 清掃效率與清掃輥軸線速度關系

式中：F為驅動力，N；v為運行速度，m/s；N為正壓力，N；f為摩擦因數。

由式（1）、式（2）可知，清掃器所具有的功率與施加至清掃驅動軸上的正壓力呈現正比關系，功率隨著正壓力的升高而增加，正壓力的調整主要是利用與中部支架相連接的絲桿所實現[6]。某運輸巷的皮帶輸送機的運轉速度為v=3.36 m/s，其所施加的正壓力N=500 N，摩擦因數f=0.6，那么該清掃裝置所具有的總功率W=1.01 kW，皮帶輸送機所產生的電機驅動功率為（3×315）kW，運輸效率可達到92%，自動清掃裝置所形成的功率占比為0.12%，并不會影響到輸送機的正常運轉。

3 現場應用

研發的帶式輸送機清掃裝置已在坪上煤業的某個運輸巷的皮帶運輸機中取得了應用。該皮帶輸送機的型號為DSJ120/75/3×315，膠帶的寬度為1 200 mm，輸送機所具有的長度為1 560 m，輸送量為750 t/h。

皮帶輸送機在沒有配置自動清掃裝置的時候，存在嚴重的膠帶回煤狀況，每次運輸完成之后安排至少6位工作人員來清掃回煤，存在較大的工作量，需要耗費較長的時間。在自動清掃裝置安裝之后，該裝置可以對回煤進行有效地清掃，其效率可達88%以上。每間隔1周安排一定數量的工作人員來清理該裝置周圍的煤巖粉，不需要安排特定人員來清掃膠帶回煤[7]。采用這種清掃裝置可以極大避免運輸階段產生打滑、膠帶傾斜等故障，避免作業人員清理回煤階段產生安全隱患，增強了運輸的可靠性[8]。

4 結束語

本文對帶式輸送機的自動清掃裝置進行分析研究，借助膠帶回程過程中的動力來推動自動清掃裝置的運轉，完成膠帶回煤的自動清掃；同時運用自動清掃裝置中安裝的提升機將所收集到的回煤運輸到下部輸送機中，避免了因回煤問題所導致的膠帶傾斜、打滑等故障，降低了作業人員的作業強度，在皮帶輸送機的實際應用中取得了較好的效果，具有較強的推廣意義。