一種大運量皮帶運輸機重型游動小車設計

張 濤

(同煤集團 朔州煤電機電裝備制造公司,山西 懷仁 038300)

0 引言

煤礦井下可伸縮皮帶運輸機是煤礦煤炭運輸的重要設備，隨著工作面走向長度的越來越長，可伸縮皮帶運輸機的運距也越來越長，有的甚至達到3 000 m，運輸量也越來越大，傳統1.2 m皮帶機頭部設計已經不適合現代高產高效礦井使用。隨著運距、運量的增長，皮帶張緊力隨之增大，游動張緊小車和儲帶倉軌道受力極大的增加使得游動張緊小車變形、越軌、損壞事件頻發。為此，本文設計了一種大運距、大運量皮帶機張緊游動小車，以滿足現代化高產高效運輸需要。

1 傳統游動小車典型結構

皮帶機儲帶倉部主要通過游動小車來進行膠帶伸縮，游動小車牽引著整條膠帶，受力大，頻繁往復運動導致故障率高。傳統1.2 m帶寬皮帶機游動小車在15K或18K的軌道上運行，軌道型材實際腰厚為10 mm，受力較大時極易變形，且其卡軌部分為止爬鉤，極易損壞，在現場實際中，止爬鉤使用一段時間后基本無法起到卡軌作用;此外，因張緊部繞帶形式，導致其改向滾筒較多，通常為4個滾筒，2個Φ400滾筒，2個Φ219滾筒，且最高滾筒重心與軌道距離較遠，導致其運行時穩定性較差[1]。傳統游動張緊小車結構示意圖如圖1所示。

圖1 傳統游動張緊小車結構示意圖

傳統游動小車為四層儲帶結構，結構復雜，存在多個小滾筒，受力增大時小滾筒易損壞。隨著皮帶機運距及運量增大、拉力增大，小滾筒由于軸較細、旋轉速度快，易損壞，在實際使用中經常需要更換小滾筒。由于傳統游動小車結構單薄，皮帶輸送機運距增長，拉力隨之增大，車架變形后導致游動小車脫軌。

傳統游動小車皮帶機纏繞在多個小滾筒之間，使得各層膠帶之間距離較小，設計時只能通過尺寸較小的鋼材對小車進行結構上的加固，而相對于拉力的幾何倍增大，這樣的結構加固對小車強度改變起不到實質作用。

2 重型游動小車設計

2.1 重型游動小車整體結構設計

針對傳統游動小車不適應現代化礦井大運距、大運量、帶速快的特點進行重構優化設計，以滿足在3 000 m的運距、40 t的拉力下平穩運行。在同樣儲四層帶的基礎上，將兩個大滾筒和兩個小滾筒(2個Φ400滾筒，2個Φ219滾筒)的結構進行重新設計，改為大、小兩個滾筒，滾筒直徑分別為Φ830和Φ500，滾筒軸也隨之加粗，保證了滾筒強度，在相同帶速的狀況下滾筒轉速降低，可延長使用壽命。由于最小滾筒直徑為Φ500，皮帶纏繞后帶之間的距離為500 mm，空間較大，可使用大尺寸型鋼做橫梁，所以設計400×400的H鋼梁作為橫梁，小車側架使用C型400槽鋼，整個游動小車通過重型鋼梁焊接而成。在400C型槽鋼上開槽，安裝滾筒座，滾筒座通過螺絲固定在槽鋼座上。在需要皮帶調偏時，松開預緊螺絲，通過絲杠調節滾筒座位置實現滾筒位置的調節[2]。重型游動小車整體結構如圖2所示。該游動張緊小車整體結構簡單，容易調偏，故障率低。

1-400C槽鋼側架；2-Φ830滾筒；3-Φ500滾筒；4-游動小車軌道輪；5-游動小車軌道靠輪組件；6-400×300H型鋼；7，8-400×400H型鋼；9-滑輪組

相對于傳統張緊部繞帶方式，本游動小車所需的滾筒更少，小車內的改向滾筒直徑更大，可以使四層儲帶結構的中間兩層帶間距增大，簡化了皮帶張緊倉內托輥小車的結構。張緊部繞帶方式如圖3所示。

圖3 張緊部繞帶方式 圖4 重型游動張緊小車受力分析 圖5 重型游動張緊小車結構件框體應力云圖

2.2 重型游動張緊小車結構件框體力學載荷分析

圖4為重型游動張緊小車受力分析。液壓絞車鋼絲繩拉力為20 kN，經過游動小車滑輪機構后，游動小車拉力的合力為80 kN，游動張緊小車產生80 kN的力反向分布在4個滾筒座上，每個為20 kN。根據游動張緊小車的受力，在Ansys軟件中對結構件框體進行受力分析，得到的應力云圖如圖5所示。

2.3 游動小車行走機構

圖6為重型游動小車正視圖。游動小車行走在左右兩根40#槽鋼軌道上，左側軌道為槽鋼平面，右側軌道為角軌(焊接在槽鋼平面上)。游動小車左側行走部為平輪結構，行走在槽鋼平面上；右側行走部為角輪結構，在角軌上行走，以保持小車沿角軌方向直線行駛。此外，設計卡軌部，由卡軌立輪、卡軌橫輪組成。卡軌立輪可以使小車保持水平運動，防止出現上下運動而脫軌。卡軌橫輪使小車沿平行槽鋼方向運動，防止小車左右晃動。游動小車安裝立輥，以起到防皮帶跑偏的作用[3]。膠帶通過大滾筒和小滾筒改向纏繞，實現4層膠帶的存儲結構。因游動小車所處的空間狹小，行走部受力大，而且游動小車為低速重載運行，行走部的行走平輪和行走角輪改變傳統軸承結構，改用銅套結構，這樣可以將軸加粗，強度加強，保持游動張緊小車平穩運行，防止越出軌道[4]。

1-行走平輪；2-卡軌立輪；3-卡軌橫輪；4-左側槽鋼軌道；5-右側角軌；6-行走角輪；7-游動小車立輥

3 結語

皮帶機重型張緊游動小車是為滿足大運距、大運量皮帶運輸機張緊問題而設計的，可滿足20 t以下液壓絞車拉緊使用。相對于傳統的游動小車，皮帶機重型張緊游動小車可以承受更大的拉力，能更穩定地運行，改善了傳統游動小車易于越軌、容易變形的問題。