提高帶式輸送機(jī)受料段可靠性的優(yōu)化研究

張 芳

（同煤集團(tuán)同家梁礦， 山西 大同 037005）

引言

帶式輸送機(jī)是運輸綜采工作面煤礦、矸石等至地面的關(guān)鍵運輸設(shè)備，其具有距離長、設(shè)備運行穩(wěn)定、運輸能力強(qiáng)、運輸可靠等特點，是電力、建筑、冶金、煤礦等行業(yè)的主要運輸工具。受料段作為帶式輸送機(jī)的重要部件之一，其可靠性與穩(wěn)定性與整個綜合機(jī)械化回采效率息息相關(guān)，然而由于帶式輸送機(jī)安裝不妥當(dāng)或者應(yīng)用環(huán)境不佳，使輸送機(jī)常出現(xiàn)托輥磨損、緩沖托輥等現(xiàn)象[1-2]。基于此情況，對帶式輸送機(jī)受料段進(jìn)行部分改造，以解決受料段常見的緩沖托輥磨損、撒料等問題。

1 帶式輸送機(jī)受料段可靠性的影響因素分析

帶式輸送機(jī)在物料轉(zhuǎn)載點處的落料高度以及落料位置是影響皮帶是否跑偏的關(guān)鍵因素。基于此原因，應(yīng)根據(jù)實際的空間狀況來合理規(guī)劃料溜槽與受料輸送機(jī)之間的位置，以防止皮帶偏離。具體設(shè)計如下：當(dāng)來料方向與受料輸送機(jī)運送方向一致時，日常生產(chǎn)常用圖1 的方式。當(dāng)物料從來料溜槽下落時，應(yīng)減少對皮帶的沖擊同時還應(yīng)使物料可以順利從溜槽中流出，避免堵料現(xiàn)象的發(fā)生。工程設(shè)計中一般應(yīng)用如下公式：

式中：α 為溜槽中最小傾角，（°）；θ 為溜槽內(nèi)表面物料的靜摩擦角，（°）。

除了應(yīng)考慮上述因素外，還應(yīng)注意：不含粉末的塊狀物料應(yīng)選擇較小的溜槽傾角；物料中含粉末、泥或者物料中濕度值較大的物料應(yīng)選取較大的溜槽傾角；對于如分級的煤、焦炭、冶煉過程中的生石灰等易破碎的物料應(yīng)選擇較小的溜槽傾角。也有一些情況將溜槽地板制作成為階梯式，該情況主要用于磨琢性較大的物料，在物料經(jīng)過時，可以形成料襯，使得物料對皮帶的沖擊力大大降低[3]，也可以使料襯的損耗大大降低，實際應(yīng)用情況如圖2 所示。

圖1 入料方式1

圖2 入料方式2

在日常生產(chǎn)中，將物料落點設(shè)置在輸送機(jī)中心可使皮帶橫斷面上已經(jīng)存在的物料產(chǎn)生偏斜，使皮帶的某一固定側(cè)持續(xù)受力，這樣就會使皮帶始終受到側(cè)向力導(dǎo)致皮帶發(fā)生偏離[4]。基于此情況，應(yīng)將溜槽進(jìn)行改進(jìn)，將斜段設(shè)計移至上部，降低對輸送機(jī)皮帶的沖擊，防止跑偏。如圖3 所示。

圖3 最終方式

綜上所述，為防止皮帶跑偏現(xiàn)象的發(fā)生，設(shè)計時應(yīng)遵循以下幾條原則：均勻負(fù)荷，科學(xué)控制物料導(dǎo)入量；合理設(shè)計倒料系統(tǒng)，控制物料流入方向，合理設(shè)計輸送機(jī)受力，使輸送機(jī)所受的橫向力平衡，確保皮帶不產(chǎn)生跑偏；應(yīng)將物料盡可能破碎為均勻狀態(tài)，如實在無法實現(xiàn)，可以減少皮帶運載量。

2 帶式輸送機(jī)受料段的優(yōu)化設(shè)計

2.1 導(dǎo)料槽的改進(jìn)設(shè)計

傳統(tǒng)的導(dǎo)料槽依據(jù)有無蓋板可以細(xì)分為密封式和敞開式兩種導(dǎo)料槽。敞開式由于無蓋板和防塵簾，具有方便維修、操作簡單等特點，但其容易對環(huán)境造成一定的污染。密封式具備擋皮、擋簾、側(cè)板等部分，規(guī)避了敞開式的弊端，但維修較為復(fù)雜。密封式和敞開式導(dǎo)料槽根據(jù)不同的形狀分為矩形導(dǎo)料槽與喇叭口形導(dǎo)料槽。當(dāng)運輸?shù)奈锪蠌耐皇芰宵c下落時，導(dǎo)料槽的側(cè)板約束會使得物料堆積形成一定的高度[5]。而當(dāng)物料繼續(xù)運行離開導(dǎo)料槽時，堆積寬度往往會大于導(dǎo)料槽槽口的寬度，這時在失去側(cè)板約束的情況下，就會使得物料散落，這種情況在運輸小顆粒物料時更為明顯。以多受料點帶式輸送機(jī)為例，如圖4所示，物料堆積與導(dǎo)料槽截面形狀成正比。

圖4 物料堆積截面變化圖

基于上述情況，研究者對導(dǎo)料槽進(jìn)行了改進(jìn)。將進(jìn)料口擴(kuò)大，出料口縮小，這就可以使得物料經(jīng)過出料口，由于出料口變窄，物料的堆積寬度變窄，物料可以更加通暢地進(jìn)行經(jīng)過加大的進(jìn)料口，防止物料的堆積。經(jīng)過實踐分析研究，最終確定導(dǎo)料槽各尺寸如圖5 所示和表1 所示。

經(jīng)過實踐檢驗分析可得，經(jīng)過改造后的導(dǎo)料槽有效緩解了帶式輸送機(jī)的撒料現(xiàn)象，提高了帶式輸送機(jī)的運輸效率，減輕了污染程度。

2.2 緩沖托輥間距的確定

在物料的運輸量特別大時，皮帶與緩沖托輥的沖擊損害是影響帶式運輸機(jī)使用壽命和穩(wěn)定性的關(guān)鍵因素。在DTII（A）帶式輸送機(jī)設(shè)計手冊中可知，100～600 mm 為受料段緩沖托輥的間距參數(shù)。通過振動特性研究分析表明，在同樣條件下，受料段緩沖托輥間距與受料段的振動幅度成正比，間距越大，振動幅度則越大，反之亦然。但是過小的緩沖托輥間距會使得緩沖托輥數(shù)量增加，造成資源浪費。因此，應(yīng)合理設(shè)置緩沖托輥間距并做到盡量小，從而使得輸送機(jī)和緩沖托輥壽命增加，提高機(jī)械穩(wěn)定性。經(jīng)過運算與實踐檢驗后發(fā)現(xiàn)，400 mm 為帶式輸送機(jī)受料托輥的最佳間距，可以有效延長帶式輸送機(jī)的使用壽命及穩(wěn)定性，同時也可以控制帶式輸送機(jī)的制造成本。

3 結(jié)論

圖5 改進(jìn)后的導(dǎo)料槽

表1 改進(jìn)后導(dǎo)料槽尺寸數(shù)據(jù)

1）科學(xué)的來料溜槽形式以及位置是影響帶式輸送機(jī)運輸效率的重要因素。應(yīng)根據(jù)不同物料的物理特性確定適合其特性的溜槽傾角，選擇科學(xué)的結(jié)構(gòu)形式，減少落料點與皮帶之間的距離，減少皮帶的側(cè)向沖擊，使得皮帶盡量受力均勻，防止跑偏現(xiàn)象的發(fā)生。

2）加大導(dǎo)料槽進(jìn)料口，減小出料口，可以使帶式輸送機(jī)在運輸過程中的撒料現(xiàn)象有效減少。當(dāng)來料量較大時，合理地減少緩沖托輥間距可以有效減小輸送帶的振動幅度，延長輸送帶壽命。