帶式運輸機常見故障類型分析及其改進措施

李鑫鑫

（同煤集團忻州窯礦，山西 大同 037000）

帶式輸送機具有運量大、可連續運輸、適應各種角度等優點，已經被現代化礦井廣泛采用，成為礦井運輸系統的重要組成部分，極大的提高了礦井運輸系統效率[1]。通過多年的應用，帶式輸送機經過廠家和相關研究人員的不斷改進， 設備穩定性、自動控制能力、運行安全性也不斷提高[2-3]，但仍然存在皮帶跑偏、托輥損壞、減速機斷軸、皮帶撕裂等問題[4]。因此，對帶式輸送機常見故障進行分析并提出優化方案具有重要意義。

1 帶式輸送機常見故障

1.1 帶式輸送機結構參數

帶式輸送機可實現煤炭的連續運輸。 為方便帶式輸送機在掘進和回采過程中的延伸和縮回，目前， 忻州窯煤礦采用DTL 型伸縮式帶式輸送機，通過在帶式輸送機添加自移機尾的方式實現。 在自移機尾前移時，通過張緊器將多余的皮帶收儲在儲帶裝置中。 帶式輸送機主要包括機械設備、電氣設備及附屬部件三部分。 其中機械設備主要包括：驅動裝置、機頭、機身、自移機尾、張緊裝置、加載裝置和儲帶裝置等。 DTL 型帶式輸送機結構見圖1。

圖1 DTL 型帶式輸送機結構

1.2 輸送機常見故障類型分析

帶式輸送機是礦井主要運輸設備，其工作環境惡劣、連續工作時間長、工作負載大、所受沖擊力強、安裝環境受限等特點，導致帶式輸送機容易出現故障[6]。 本次主要針對以下幾種常見故障情況進行分析：

（1）托輥損壞

帶式輸送機運行環境惡劣，經常存在大量的粉塵、水、煤泥等，會進入機械設施中，導致機械設備損壞；高負載狀態下會對運轉設備產生較大的正壓力；大塊的煤炭和矸石從高處落下會對皮帶及相應運轉設備產生強大的沖擊力，這些都會導致皮帶托輥出現磨損甚至損壞，托輥不正常運行也會導致皮帶損傷，影響帶式輸送機的正常運轉。

（2）減速機斷軸分析

帶式輸送機運行過程中，驅動電機與減速機的傳動軸經常會發生斷裂。 通過對斷裂位置和斷裂面的觀察， 斷裂位置常常出現在減速機傳動軸的中部，貝殼狀斷口，是典型的由于金屬疲勞產生的斷裂。 減速系統在運行過程中，傳動軸受到的拉應力較大，使傳動軸發生變形，且在旋轉過程中傳動軸的中部受到較強的扭應力，兩種應力疊加在傳動軸上，使其持續變形，產生金屬疲勞，不斷積累使傳動軸發生斷裂。 通過對減速系統的分析，其液力耦合器較重，且安裝于減速機的端部，在轉動過程中使傳動軸受到較大徑向應力，致使運行不平衡，是產生金屬疲勞的主要原因，而裝配誤差過大也會對其造成一定影響，加劇了傳動軸受損情況。

（3）皮帶跑偏分析

皮帶跑偏是帶式輸送機最為常見的故障之一。皮帶跑偏主要有以下幾種原因：帶式輸送機皮帶所受張力不同，則會向張力較大的一側偏移；皮帶中心線不平直，使皮帶向彎曲側偏移；若皮帶架兩側高低不同，在重力作用下皮帶會向低處偏移；帶式輸送機在裝配過程中，如果皮帶與滾筒垂直面存在夾角，使其一端在前一端在后，則會導致皮帶向后跑偏。

2 故障解決措施分析

2.1 增加托輥緩沖裝置

為減少皮帶托輥在運行過程中受到的沖擊力，對托輥進行優化，增加緩沖裝置，可以吸收一部分沖擊力， 從而增加帶式輸送機的使用壽命，DTL 型礦用帶式輸送機優化后的緩沖托輥見圖2。 托輥增加緩沖裝置優化后，在其自身重力的作用下，通過緩沖彈簧形成一個平衡系統， 以此增加抗沖擊能力。 在緩沖彈簧設計時，要使其具有充足的彈性富裕系數，在皮帶瞬間過載情況下能夠發揮較強的緩沖效果。 優化后的托輥還能使皮帶具有較好的緩沖性能，增加托輥和皮帶的抗沖擊能力，減少由于大塊煤巖體沖擊造成的損壞，確保帶式輸送機穩定運行。

圖2 帶式輸送機優化后的緩沖托輥

2.2 減速機改進

（1）液力偶合器聯軸安裝過程中，要采用百分表等精密儀器對中，提高裝配精度，確保驅動軸、傳動軸和從動軸中心線吻合， 誤差小于0.01 mm，從而避免產生徑向應力。

（2）調整液力偶合器位置，將其安裝于驅動電機的輸出軸側，使輸出軸和減速軸所受到的承載力分布均勻，減少換檔軸所受作用力，從而減輕金屬疲勞。

（3）定期對換擋軸進行維護和檢修，確保其運行穩定，若在運行過程中出現振動和噪音等，要對故障原因進行判斷，及時檢修。

為確保優化措施效果，對傳動軸優化前后皮帶的張力進行了檢測，結果見圖3。

圖3 傳動軸優化前后皮帶張力變化情況

通過對圖3（a）張力原始曲線數據分析，啟動與制動時會出現較強的沖擊力， 且數據曲線呈鋸齒狀， 表明帶式輸送機在運行過程中出現較大的振動。由圖3（b）可知，對帶式輸送機進行優化后，啟動時張緊力減小，而在正常運行期間，數據曲線波動平緩，沒有出現較大的振動。

2.3 皮帶自動糾偏裝置設計

本次設計的自動糾偏裝置主要由糾偏夾和自動糾偏裝置構成。 自動糾偏裝置包括托輥機構和蝸輪蝸桿傳動機構，托輥包括調心托輥、立架和托輥支撐架；蝸輪蝸桿機構包括底座、渦輪支撐架、蝸桿支撐架、蝸輪、蝸桿、蝸輪轉軸等組成。 帶式輸送機在運行時通過糾偏夾上安裝的傳感器對皮帶運行狀況進行檢測，一旦皮帶跑偏，自動糾偏裝置將根據跑偏方向及跑偏程度等數據對皮帶進行糾偏。 具體為電機啟動使蝸桿轉動，通過高傳動比帶動渦輪旋轉，渦輪轉軸調整托輥機構的角度，完成皮帶糾偏動作。 糾偏夾和自動糾偏裝置見圖4、圖5。

圖4 帶式輸送機糾偏夾

圖5 自動糾偏托輥三維

3 應用效果分析

對帶式輸送機相關部件進行改進優化后，于2018年10月在忻州窯8939 工作面皮帶運輸巷開展應用試驗，試驗時帶式輸送機的運行和負載與正常生產相同。 近17 個月應用試驗結果表明：帶式輸送機優化之后在高負載狀態下，能夠長時間保持穩定運行，噪音較低，沒有出現輸送機斷軸和托輥斷裂等情況；通過安裝自動糾偏裝置，緩解了皮帶跑偏情況，實現自動管理。 綜上所述，在對帶式輸送機進行改進優化后，提高了皮帶運行穩定性，降低了故障率，減少了維修成本，同時具有較好的糾偏性能，提高了運輸系統效率。

4 結語

通過對帶式輸送機容易出現托輥損壞、減速機斷軸及皮帶跑偏等常見故障原因分析，針對性提出優化改進方案并采取措施，實踐應用效果明顯。 主要結論如下：

1）對帶式輸送機的結構參數進行介紹，詳細分析出現托輥損壞、減速機斷軸和皮帶跑偏問題的原因。

2）針對以上帶式輸送機常見故障，提出了有效的優化方案，并對優化效果進行了檢測。 優化后的帶式輸送機應用期間運行穩定， 減少了托輥損壞、減速機斷軸和皮帶跑偏等故障； 降低了故障率，提高了皮帶使用壽命，減少了維修成本；提高了運輸系統的運行效率。