礦山帶式輸送系統無源自動清貨裝置的研究與應用

舒 適，李 盛，田盛時，和建榮，項丹丹

1鐵能公司大隆礦 遼寧調兵山 112700

2鐵能公司曉南礦 遼寧調兵山 112700

3陜西火石咀煤礦有限公司 陜西咸陽 713500

4鐵煤集團礦建公司 遼寧調兵山 112700

帶式輸送機是礦井原煤生產的主要輸送設備，煤炭從采出運至地面經多條輸送機連續輸送。在帶式輸送機運行過程中，輸送機機尾處容易積貨，為保證輸送機正常運行，作業人員需經常暫停輸送機進行清貨，影響正常生產，也增加了作業量，降低了生產效率。也有極個別作業人員違章作業，在帶式輸送機運行時清貨，存在安全隱患。帶式輸送機原設計尾輪處安裝了接貨槽，接貨槽距離輸送機尾輪 5 mm，可以把尾輪輸送帶上的貨刮到接貨槽內，集中清理。該方法適用于清理量不大的情況，但要解決浮煤進入機尾造成的跑偏故障，仍存在不停機清理的問題，且工具易卷入帶式輸送機。因此亟需研制一種新型清貨裝置，以提高效率、保證安全。

1 新型清貨裝置主體結構的設計

1.1 結構分析

因帶式輸送機機尾空間狹窄，其清貨裝置一定要結構緊湊，占用空間小。下列幾種結構形式可供選擇：一是微型帶式輸送機，二是微型刮板輸送機，三是風動、電動、液動不同的動力組合。鐵能公司曾使用過微型帶式輸送機，效果較好。

微型帶式輸送機如果輸送帶過寬，占用空間大；如果輸送帶過窄，容易出現撒貨現象。而刮板輸送機結構相對比較復雜，鏈條容易刮卡，效果也不理想。經過反復研究對比，采用螺旋輸送機，該裝置借鑒蛟龍輸送機的原理，采用螺旋葉片(如圖1 所示)傳送結構，結構緊湊，不易刮卡和漏貨[1]。

圖1 螺旋葉片

1.2 結構設計

該裝置采用蛟龍片旋轉出貨的主體結構，將蛟龍片安裝在圓筒內(見圖2)，蛟龍片外徑與圓筒之間留盡可能小的間隙，以提高出貨效率，單側留 2.5 mm間隙。圓筒上部切割 1/4 圓周大小的進貨口，切割范圍為一側x軸線到y軸線之間的部分。蛟龍片中心穿一根中心長軸，軸兩端設軸承座，軸承使用礦車輪對深溝球軸承，保證支撐平穩、轉動靈活。軸承座固定在帶式輸送機機尾框架上，保證接貨圓筒進貨口邊緣距離輸送機尾輪 5 mm[2]。

圖2 蛟龍片安裝示意

2 動力源設計

2.1 動力源的選擇

電動、風動、液動等動力源都存在不同的問題，液壓式現場不具備連續自動運轉的條件，風動馬達和電動結構安裝在輸送機尾需要不斷移設，工藝比較繁瑣。固定輸送帶根據條件宜選擇風動、電動結構。

本著自動運行、結構簡單的原則，設計了無外接動力源，依靠摩擦驅動裝置工作[3]。

2.2 驅動裝置的設計

驅動裝置動力采用聚氨酯摩擦輪驅動，在中心軸一側安裝聚氨酯摩擦輪，與機尾尾輪接觸，并給予一定的預緊力，通過尾輪轉動摩擦帶動中心軸轉動，驅動工作。帶式輸送機機尾蛟龍清貨裝置總裝與分解示意如圖3、4 所示。

圖3 帶式輸送機機尾蛟龍清貨裝置總裝圖

圖4 帶式輸送機機尾自動清貨裝置分解示意

3 工作原理

該裝置安裝在帶式輸送機機尾輸送帶框架上，圓筒開口朝向輸送帶尾輪方向，距離尾輪 5 mm。聚氨酯摩擦輪與尾輪接觸，并有一定的預緊力[4]。帶式輸送機運行時，尾輪帶動摩擦輪旋轉，摩擦輪與螺旋葉片軸同軸固定，帶動葉片軸轉動，從而驅動螺旋葉片在圓筒內轉動，圓筒內的貨自動排到帶式輸送機一側，遠離帶式輸送機運轉部位。作業人員可以隨時在安全區域清貨。工作原理示意如圖5 所示。

圖5 清貨裝置工作原理示意

4 優化改進

該裝置根據現場條件的不同，還可以進行進一步的優化改進。軸承座上加設彈簧緩沖預緊結構，使聚氨酯輪磨損時仍然保持預緊力，減少沖擊，延長使用壽命。

根據環境條件不同設置減速器結構，設專用摩擦驅動輪，固定在尾輪一側，隨尾輪旋轉摩擦驅動輪“凹凸”形結構轉動，“凸”形結構與聚氨酯輪接觸，“凹”形結構空轉，達到降低螺旋葉片軸轉速的目的，可以延長裝置使用壽命。改進后的摩擦驅動輪如圖6 所示。

圖6 改進后的摩擦驅動輪

5 應用情況

該裝置已經在曉南礦南翼東輸送帶、北二回風中巷輸送帶、SE1402 回順等處安裝使用，效果良好，總結評估后經優化改進，逐步推廣應用到全礦帶式輸送機。該裝置無外接動力，使用摩擦輪驅動，結構簡單，制作方便，投入低，效果好，適合大范圍推廣使用[5]。

6 效益分析

(1)該裝置投入使用后，解決了停機清貨的問題，按每月減少影響時間 30 min 計算，每年可增加產量 2 280 t，節約成本 54.7 萬元。

(2)顯著的安全效益，杜絕了作業人員違章、冒險作業，做到了設備安全，為職工提供了良好的作業條件。

(3)帶式輸送機自動清貨裝置保證了機尾積貨的及時清理，明顯減少了帶式輸送機尾的揚塵，改善了巷道作業環境。