帶式輸送機(jī)快速換帶裝置的設(shè)計(jì)

李 東

（山西焦煤西山煤電西曲礦通風(fēng)監(jiān)測(cè)監(jiān)控隊(duì)， 山西 太原 030200）

引言

煤礦帶式輸送機(jī)作為主要的井下運(yùn)輸設(shè)備，其運(yùn)行膠帶常常在使用過程中出現(xiàn)磨損、撕裂現(xiàn)象。因此為保障煤礦正常的開采生產(chǎn)過程，必須定期更換膠帶，現(xiàn)有的膠帶更換工藝大多為人工操作，機(jī)械更換作業(yè)較少。人工作業(yè)更換時(shí)間長(zhǎng)且安全系數(shù)低，而帶式輸送機(jī)長(zhǎng)時(shí)間的停產(chǎn)維修嚴(yán)重影響著煤礦的高效開采生產(chǎn)過程，因此進(jìn)行帶式輸送機(jī)的快速換帶裝置設(shè)計(jì)十分重要。

1 某煤礦帶式輸送機(jī)概況

某煤礦主斜井帶式輸送機(jī)（DTL/160/300/2×450）輸送能力3 000 t/h，帶寬1 600 mm，輸送距離1 500 m，帶速3.15 m/s。具體參數(shù)見表1。該輸送機(jī)采用尾部液壓張緊，驅(qū)動(dòng)裝置在輸送機(jī)頭部及中部，屬于固定式帶式輸送機(jī)，安裝逆止器兩臺(tái)?，F(xiàn)對(duì)該輸送機(jī)的換帶工藝進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。

表1 DTL 型號(hào)帶式輸送機(jī)參數(shù)

2 換帶工藝現(xiàn)狀

帶式輸送機(jī)運(yùn)行過程主要依賴物料與膠帶之間的摩擦力，膠帶作為帶式輸送機(jī)承載物料的主要載體，在長(zhǎng)期運(yùn)輸過程中不斷磨損破壞，尤其是在煤質(zhì)不好拉運(yùn)矸石過程中，膠帶的劃傷撕裂更為嚴(yán)重?；谏鲜銮闆r對(duì)膠帶進(jìn)行更換維修，確保運(yùn)行過程的安全穩(wěn)定十分重要。帶式輸送機(jī)運(yùn)行區(qū)域內(nèi)環(huán)境的復(fù)雜以及狹小的工作空間都為帶式輸送機(jī)換帶作業(yè)增添了困難。目前更換膠帶常用工藝為人工更換，通過在帶式輸送機(jī)上鋪設(shè)新膠帶將新舊接口進(jìn)行硫化對(duì)接實(shí)現(xiàn)換帶作業(yè)，該方案由于膠帶鋪設(shè)長(zhǎng)度大，本身重量大，鋪設(shè)時(shí)長(zhǎng)大多需要半個(gè)月的時(shí)間完成，極大影響了煤礦企業(yè)的正常生產(chǎn)效率，因此設(shè)計(jì)快速換帶裝置實(shí)現(xiàn)帶式輸送機(jī)的機(jī)械換帶作業(yè)十分必要。

3 快速換帶系統(tǒng)

3.1 快速換帶裝置設(shè)計(jì)

快速換帶裝置的整體構(gòu)造分為傳帶機(jī)架、核心機(jī)構(gòu)、導(dǎo)向結(jié)構(gòu)、夾緊機(jī)構(gòu)四部分。核心機(jī)構(gòu)指的是固定在傳帶機(jī)架上的兩套履帶結(jié)構(gòu)，下履帶與傳帶機(jī)架進(jìn)行固定保持不動(dòng)，而上履帶可以進(jìn)行垂直方向的移動(dòng)[1]。因此該核心機(jī)構(gòu)是通過傳動(dòng)履帶與輸送帶之間進(jìn)行摩擦，通過履帶增大核心機(jī)構(gòu)與傳動(dòng)帶之間的接觸面積從而提供較大的摩擦力進(jìn)行工作，具體結(jié)構(gòu)如圖1 所示；導(dǎo)向機(jī)構(gòu)負(fù)責(zé)對(duì)上履帶進(jìn)行垂直運(yùn)動(dòng)時(shí)提供導(dǎo)向作業(yè)，夾緊機(jī)構(gòu)則負(fù)責(zé)在夾帶工序中提供正壓力,確保為履帶與膠帶之間提供足夠的摩擦力。

圖1 快速換帶裝置履帶結(jié)構(gòu)示意圖

由圖1 可以看出，履帶裝置的整體構(gòu)造分為傳動(dòng)履帶、導(dǎo)向輪、傳帶機(jī)架、支撐輪、傳動(dòng)輪以及連接梁六部分，傳動(dòng)履帶在換帶作業(yè)時(shí)與輸送帶進(jìn)行摩擦接觸，通過由液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的傳動(dòng)輪帶動(dòng)履帶來實(shí)現(xiàn)輸送帶的運(yùn)行，輸送帶與履帶兩者之間較大的摩擦力有效保障了運(yùn)行過程中的平穩(wěn)可靠，減少滑帶溜帶現(xiàn)象的發(fā)生。同時(shí)對(duì)于傳送帶速度的控制可以通過控制液壓馬達(dá)的油液流量進(jìn)而控制傳動(dòng)輪的轉(zhuǎn)速來實(shí)現(xiàn)。

3.2 液壓回路及電控部分設(shè)計(jì)

快速換帶裝置依賴于液壓泵站及輸送管道構(gòu)成的液壓系統(tǒng)提供動(dòng)力，通過將電能轉(zhuǎn)化為壓力能進(jìn)而轉(zhuǎn)化為機(jī)械能滿足換帶裝置的動(dòng)力需求。液壓回路主要包括傳帶回路以及輸送帶的夾緊回路兩部分：其中傳帶回路通過履帶與膠帶夾緊后，液壓馬達(dá)帶動(dòng)履帶實(shí)現(xiàn)輸送機(jī)膠帶的同步運(yùn)行?？赏ㄟ^控制調(diào)節(jié)閥上液油的流量來實(shí)現(xiàn)對(duì)傳帶速度的控制；膠帶夾緊回路則是通過上履帶的垂直運(yùn)行控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)膠帶的夾緊與松帶工序，在換帶過程中可通過控制電磁閥鎖緊油路進(jìn)入油缸，將膠帶壓緊完成傳帶工作。

快速傳帶裝置的電路控制較為簡(jiǎn)單，主要是對(duì)電氣元件進(jìn)行控制，如液壓泵站的啟動(dòng)停止工序，電動(dòng)機(jī)、液壓馬達(dá)的啟動(dòng)停止等。由于井下特殊的工作環(huán)境，需對(duì)電氣元件進(jìn)行防爆處理，以滿足防爆規(guī)定[2]。因此設(shè)計(jì)完成的快速換帶裝置主要由三部分實(shí)現(xiàn)換帶工序的正常運(yùn)行，如圖2 所示。由快速換帶裝置對(duì)接帶式輸送機(jī)終端進(jìn)行換帶作業(yè)，液壓系統(tǒng)提供膠帶與履帶之間的夾緊張力以及驅(qū)動(dòng)膠帶運(yùn)行換帶的驅(qū)動(dòng)力，電控系統(tǒng)則提供液壓馬達(dá)、電機(jī)等運(yùn)行的驅(qū)動(dòng)力，三者共同完成帶式輸送機(jī)的快速換帶工藝。

圖2 快速換帶工藝流程圖

3.3 快速換帶裝置工作流程

快速換帶裝置的換帶系統(tǒng)包括電控柜、液壓泵站、快速換帶裝置三部分。電控柜可為整體設(shè)備提供邏輯程序確保設(shè)備的高效運(yùn)行工作；液壓泵站作為動(dòng)力系統(tǒng)為快速換帶裝置提供足夠的動(dòng)力供應(yīng)；快速換帶裝置與輸送帶接觸運(yùn)行完成換帶作業(yè)。工序如下：

1）換帶前的準(zhǔn)備作業(yè)，包括電路整理、作業(yè)場(chǎng)地清理工作、快速換帶裝置安放工作、安全保障工作等，確保換帶作業(yè)的有序進(jìn)行。

2）系統(tǒng)設(shè)備間的連接試運(yùn)行，將快速換帶裝置與電控系統(tǒng)及液壓系統(tǒng)之間進(jìn)行連接，檢查電控系統(tǒng)是否正常運(yùn)行，液壓泵站是否出現(xiàn)泄露等，并檢查快速換帶裝置各機(jī)構(gòu)運(yùn)行是否卡頓。

3）對(duì)需新鋪設(shè)的輸送帶進(jìn)行硫化處理，連續(xù)換帶工藝更換新膠帶與拆卸下舊輸送帶的作業(yè)是同步進(jìn)行的，由于新膠帶硫化接頭作業(yè)至少需要2 h，因此可對(duì)新輸送帶進(jìn)行提前硫化連接，將硫化好的新膠帶整體碼放在快速換帶裝置旁減少換帶作業(yè)時(shí)長(zhǎng)。

4）快速換帶裝置運(yùn)行時(shí)，在輸送機(jī)兩側(cè)布設(shè)導(dǎo)向托輥，可有效避免在換帶作業(yè)時(shí)出現(xiàn)輸送帶的偏移情況，確保換帶作業(yè)過程中輸送帶的平穩(wěn)運(yùn)行。

5）換帶作業(yè)開始時(shí)帶式輸送機(jī)應(yīng)停止運(yùn)行，在快速換帶裝置旁將舊膠帶平整撕開，一側(cè)穿過換帶裝置連接至回收舊輸送帶的卷筒，另一側(cè)與提前硫化好的新膠帶進(jìn)行連接。

6）啟動(dòng)快速換帶裝置，通過液壓泵站提供動(dòng)力，將穿過換帶裝置的舊膠帶夾緊，液壓馬達(dá)在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中帶動(dòng)履帶機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)行，舊膠帶隨著履帶的運(yùn)行向卷筒運(yùn)行實(shí)現(xiàn)回收工序，新膠帶則向帶式輸送機(jī)運(yùn)行完成鋪設(shè)工作，如圖3 所示。

圖3 快速換帶工藝示意圖

7）新膠帶的鋪設(shè)作業(yè)完成后，快速換帶裝置履帶機(jī)構(gòu)停止運(yùn)轉(zhuǎn)，將新膠帶在帶式輸送機(jī)機(jī)架上進(jìn)行固定，液壓泵站卸壓松開膠帶，將快速換帶裝置撤出，輸送機(jī)兩側(cè)布設(shè)的導(dǎo)向托輥拆除。

8）新膠帶連接好后張緊輸送帶并進(jìn)行空載試運(yùn)行，完成輸送機(jī)的快速換帶作業(yè)[3]。

4 工藝效果評(píng)價(jià)

該快速換帶裝置在煤礦帶式輸送機(jī)換帶工藝過程中膠帶與履帶同步運(yùn)行平穩(wěn)、接觸面積大，上下履帶夾緊膠帶并由液壓馬達(dá)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，舊輸送帶進(jìn)入卷筒進(jìn)行回收，新膠帶可提前硫化疊放好準(zhǔn)備換帶工序。整體快速換帶裝置的應(yīng)用極大減少了輸送機(jī)的停機(jī)時(shí)間，縮短了換帶作業(yè)時(shí)長(zhǎng)。新膠帶硫化作業(yè)可提前完成或在地面完成硫化作業(yè)，減少了井下硫化工作中的不利因素，施工質(zhì)量也可得到保障，井下工人的勞動(dòng)強(qiáng)度大大降低，安全性更高。

按照傳統(tǒng)工藝進(jìn)行換帶作業(yè)，煤礦需停產(chǎn)18 d左右，而新的換帶工藝只需6 d 即可完成換帶作業(yè)，節(jié)省了停產(chǎn)時(shí)間12 d，帶來的直接經(jīng)濟(jì)效益20 000 t/d×500 元/t×12 d=12 000 萬元。

5 結(jié)語

快速換帶裝置在煤礦帶式輸送機(jī)換帶作業(yè)中的應(yīng)用，提高了換帶工藝的作業(yè)效率，縮短了停產(chǎn)時(shí)間，帶來了巨大經(jīng)濟(jì)效益，提高了帶式輸送機(jī)換帶作業(yè)的安全性。降低了井下工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，也推動(dòng)了煤礦帶式輸送機(jī)換帶作業(yè)的機(jī)械化發(fā)展。