皮帶機轉接漏斗結構改造

周榮琛

河北港口集團港口機械有限公司

1 引言

轉接漏斗是皮帶機系統的重要組成部分，是連接上下游皮帶機的重要樞紐，擔負著轉運物料、環保密封、改變作業流程以及使物料合理分布等重要作用，廣泛應用于各專業化散貨碼頭[1-2]。近年來，隨著設備投產年限的增長和產量的逐年攀升，轉接漏斗普遍存在結構老化和功能缺失，致使漏斗走料不暢，衍生出漏斗堵料、皮帶跑偏、物料灑漏等問題，影響了作業效率，增加了運行和維護成本。因此，亟需對轉接漏斗進行升級改造，保證設備穩定運行。

2 問題分析

通常情況下，物料由上游皮帶機進入頭部漏斗，然后順著電動翻板打到的方向落到溜桶中，通過調料板完成轉向，落到緩沖叉完成緩沖，最終經導料槽落在下游皮帶機上，從而完成整個上下游皮帶機的物料轉運(見圖1)。

圖1 轉接漏斗結構示意圖

機構長期運轉后，由于調料板、緩沖叉等構件的老化、失效，造成漏斗走料不暢，致使設備故障頻繁。參考某煤炭樞紐港煤二期工程T2K7機房BH8-BD5皮帶機轉接漏斗(見圖2)的故障數據，2017年12月，該漏斗因走料不暢造成堵料故障2次、跑偏故障9次，而皮帶跑偏后造成的物料灑漏又衍生出撕裂、拉繩、打滑等故障誤報高達33次，占該設備當月故障總數的77%，嚴重影響了作業效率，極大增加了設備運營成本。

1.頭部漏斗 2.電動翻板 3.電動推桿 4.溜桶 5.調料板 6.緩沖叉 7.緩沖叉箱體 8.導料槽 9.緩沖托輥

通過數據采集和結構分析發現，該漏斗主要存在以下幾個問題：

(1)由于該漏斗轉運的煤種多為濕黏度較大的混合煤，斗內濕度較大，加上調料板動作較少，導致其調節絲杠多有銹蝕、基本失效。

(2)緩沖叉不夠耐磨，叉頭部分雖是硬質耐磨材質(硬輕軌18-1970)，但由于物料長久沖刷，多有殘缺。殘余結構不僅不能緩沖物料、攔阻雜質，反而容易積料，致使走料不暢、落料不正，直接造成設備故障頻發。此外，由于緩沖叉設計缺陷、結構臃腫，日常維護和拆裝工程量大。

(3)為了優化作業流程，轉接漏斗普遍設計的高大，而轉運的物料由于高度差，具有很強的沖擊力，僅靠緩沖叉和下游落料口幾處緩沖托輥很難完全緩解沖擊，加之目前緩沖叉的殘缺，致使物料直接沖刷皮帶，極大地降低了皮帶的使用壽命。

綜上所述，恢復調料板功能、替換緩沖叉耐磨材料和優化漏斗緩沖結構是解決問題的關鍵所在。

3 改造方案

3.1 恢復調料板功能

根據現場實際情況，對調料板絲桿分別進行除銹、潤滑處理，銹蝕嚴重的則進行更換，使其恢復手動調節物料方向的功能。設立點檢牌，定期維護保養，保證設備正常運轉。

3.2 運用新型緩沖叉結構

緩沖叉利用叉頭打散、緩沖物料，但是現有的叉頭已經磨損嚴重、殘缺不全，完全失去修復的意義，只能連帶箱體進行整體更換。經實地考察發現，轉接機房內部空間狹小且無維修吊車配合，只能制作多個臨時吊點，依靠人力操作手拉葫蘆配合來完成。整個更換過程不但繁瑣，且會長時間影響多條皮帶線作業。

經過現場測繪和反復實驗，最終選定用類似電動翻板的沖擊面板結構替換原叉型結構來改造舊緩沖叉(見圖3)。首先，利用前期拆卸的廢舊緩沖叉，完全切除叉頭而保留轉軸部分，然后參照緩沖叉箱體的尺寸來確定沖擊面板大小。考慮到著料后物料會松散、四溢的情況，加裝了兩側擋板，用于收攏物料、控制料流方向。為了加強其耐磨性，選擇與漏斗同材質的δ10鋼板作為母板，再鑲嵌上δ16的耐磨襯板。最后，在沖擊面板和兩側擋板的底部焊接加強筋板，加固整個新型緩沖叉結構(見圖4)。新、舊緩沖叉的性能對比見表1。

圖3 舊緩沖叉

圖4 新型緩沖叉

表1 新、舊緩沖叉的性能對比

3.3 加裝引流板

漏斗改造的目的是通暢走料，進而引導料流，減緩物料對下游皮帶的沖擊，從而降低故障率。根據以上思路，進一步優化原有漏斗結構。

首先，參照BH8-BD5漏斗圖紙，結合現場收集的數據，利用仿真軟件分析出料流方向和下游皮帶機接料區域。然后，在漏斗底部、緩沖差下方、溜桶剛要進入導料槽的位置加裝一套兼具收攏和送料作用的引流板(見圖5)，在不影響下游物料運輸的前提下，使其覆蓋整個受料區域，形成落料拋物線，最終實現物料軟著陸。考慮到耐磨性和后期維護，仍然選用δ10鋼板作為母板，鑲嵌δ16的耐磨襯板。

圖5 引流板

3.4 優化托輥架結構和布局

在皮帶機導料槽下方，通常均勻分布著緩沖托輥和對應托輥架，通過托輥上緩沖膠圈的彈性儲能，可以實現對拋物落料產生沖擊力的進一步緩沖。在實際使用中發現，由于導料槽兩側防溢裙板與皮帶緊密貼合，導致緩沖托輥更換困難，為方便維修，原設計的托輥架布局較為分散，這樣不但會影響托輥的緩沖效果，而且兩托輥架間懸空的皮帶容易被雜質扎穿，進而傷害皮帶和其他設備。為此，有必要對現有緩沖托輥架結構和布局進行優化。

通常情況下，更換托輥都是依靠外力將皮帶托起，然后進行托輥拆裝。可是，由于此處導料槽及裙板密封結構的限制，無法使用該方法操作。于是嘗試轉變思路，直接取出托輥架。

首先，參照設計圖紙，對緩沖托輥架和機架尺寸進行校核。然后通過3D制圖軟件對托輥架進行分解，按照托輥分布，將托輥架分解成左、中、右及底座4部分。中間部分設計成滑道，方便兩側抽拉；兩側及底座仍采用螺栓連接。通過Proe5.0 Mechanica模塊進行受力分析，證明該結構滿足使用要求。

新型托輥架(見圖6)的設計，為下一步優化機架布局創造了條件。將漏斗下導料槽內受料區域的緩沖托輥架補充、更換成新型結構托輥架，然后將其并攏排列在一起，形成類似緩沖床的形式。這種布局可以極大地降低雜質扎穿皮帶的幾率，即使扎穿，也能通過皮帶運行時的作用力及時排出，從而保護皮帶不會被雜質大面積劃傷。

圖6 新型托輥架

4 實施效果及創新點

經過近1年的觀察使用，改造后的BH8-BD5轉接漏斗及對應皮帶機運行平穩，設備故障率大大降低。該項改造具有如下創新點：

(1)提升漏斗設計理念。在轉運物料的基礎上，融匯了聚攏物料、引導料流、減緩物料沖擊的新理念，并成功運用于整個改造中。

(2)開發備件的通用性。新型緩沖叉和引流板在面板設計上，選擇鑲嵌與電動翻板同規格的耐磨襯板，通用型的備件儲備可以為企業節約大量維修成本。

(3)新型緩沖叉和新型托輥架的運用，解決了長久存在的維修難題，減少了維修時間，提高了作業效率。

5 結語

通過對轉接漏斗結構的改造，解決了故障頻繁的問題，降低了運營成本和維修難度，延長了設備的使用壽命，具有良好的推廣應用價值，也為設備清潔生產改造奠定了基礎。