給料器拉桿分離裝置研究與應用

秦得昌

（秦皇島港股份有限公司第二港務分公司，河北秦皇島 066000）

1 改造背景

帶式輸送機廣泛應用于某碼頭的生產作業，肩負著煤炭從翻車機—堆場—貨輪間的運輸功能。其中煤二期翻堆系統接卸的火車車皮型號是C76 和C80。裝載煤炭的車輛在撥車機牽引定位下，經翻車機旋轉翻卸進入料斗，隨后給料器連續不斷送往輸送帶，最后到達堆場。為防止輸送帶發生大量撕裂，輸送帶安裝了防撕裂檢測裝置，其工作原理是輸送帶撕裂后，檢測煤炭從撕裂處的灑落。有時輸送帶撕裂口子疊加，造成后續防撕裂裝置無法檢測撕裂。生產作業過程中，BF 輸送帶多次發生異物縱向撕裂突發故障，撕裂最短一次為147 m，而撕裂最長一次達到400 m，連續停機4 d。BF 輸送帶撕裂主要是由于火車皮中的拉桿（或稱為撐桿）脫落后，隨著煤炭一同進入卸車流程，拉桿卡在給料器簸箕和輸送帶之間，造成輸送帶撕裂。

國內很多學者在輸送帶保護方面進行了研究，提出多種保護檢測裝置。苗長云等[1]提出一種基于聲音的帶式輸送機輸送帶縱向撕裂的檢測方法，解決了輸送帶縱向撕裂檢測精度低、實時性差等問題。方崇全[2]提出了一種基于激光線束輔助的視覺檢測系統，對輸送帶縱向撕裂進行檢測。李靖宇[3]針對煤炭雜質撕裂輸送帶，提出一種防止輸送帶撕裂的落料漏斗，應用于現場生產。從源頭進行異物攔截，不僅能降低首條輸送帶撕裂發生的概率，同時能夠減少下游輸送帶撕裂發生。在查詢的文獻資料中，研究人員主要研究內容為輸送帶撕裂的檢測方法和手段，然而未查閱到關于輸送帶源頭分離攔截拉桿和長物體的相關文獻資料，故本文主要針對現場首條BF 輸送帶拉桿撕裂情況，開展分離裝置的研究與應用。

2 技術方案

2.1 火車拉桿分析

火車皮中的拉桿（撐桿），主要是保證車皮的橫向剛度，防止車皮裝載后發生變形。拉桿兩端采用螺栓或鉚接形式固定，長時間使用后，煤料對拉桿的沖擊造成兩端鉸點螺栓松動，或螺栓銹蝕后斷裂脫落，最后拉桿隨著煤炭進入料斗和給料器，極容易卡在給料器和BF 輸送帶之間。

2.2 總體思路

給料作業時為防止粉塵外溢，通常都在給料器和BF 輸送帶之間安裝了防塵罩，防塵罩沿著輸送帶方向長度約2.2 m，其頂部距離輸送帶工作面高度約2 m。根據現場察看，造成BF輸送帶撕裂的拉桿長度基本上是3 m 左右，拉桿一端卡在給料器前端的防塵罩，另外一端墜落刺穿輸送帶，卡到緩沖托輥中，造成輸送帶撕裂（圖1）。短于3 m 的拉桿，即使一端墜落到輸送帶上，由于另外一端沒有卡在給料器防塵罩，會隨著煤料一同進入下游輸送帶最終達到堆場。雖然短于3 m 的拉桿不會造成BF 輸送帶撕裂，但可能會撕裂下游其他輸送帶。因此，保證拉桿一端不墜落到輸送帶，使其保持在BF 輸送帶上方，就能避免輸送帶撕裂。

圖1 輸送帶撕裂

2.3 拉桿幾何尺寸確定

確定總體思路方案后，首先分析拉桿的幾何尺寸。現場測量C80車型拉桿，由Φ120 mm 圓管制作，端部鉸點處設有加強筋板，筋板長300 mm。

2.4 拉桿分離裝置設計

獲得拉桿相關尺寸后，分離長拉桿的形式設計為格柵式橫桿，格柵式的橫桿裝置可把拉桿卡在給料器簸箕與橫桿之間，起分離和固定作用。格柵式橫桿如圖2 所示，橫桿由100 mm×16 mm 扁鋼制成，在其上部焊接Φ20 mm 圓鋼，圓鋼高度300 mm；考慮拉桿端部最大尺寸為300 mm，故每個圓鋼間距設計為330 mm，這樣無論拉桿從中間斷裂還是連同鉸點筋板一起墜落，都能保證拉桿落在設計的格柵橫桿上。

圖2 格柵式橫桿

橫桿兩端焊接法蘭板，用4 條M16 高強螺栓與給料器防塵罩側板連接，保證整體結構強度。由于接卸煤炭中會含有其他雜質，為防止雜質沖擊橫桿掉落造成輸送帶縱向撕裂，在橫桿兩端各加工1 個Φ20 mm 的圓孔，防塵罩頂部焊接吊耳，在安裝時穿Φ12 mm 鋼絲繩吊在給料器除塵罩上部。

2.5 拉桿分離裝置安裝位置確定

給料器型號LDCF2432，工作能力100～1600 t/h。給料器振動簸箕工作面與地面呈10°傾斜，選定的安裝位置必須保證給料器不同給料量時，不影響生產和不發生堵斗現象，同時能實現有效分離車皮拉桿效果。給料器采用垂直輸送帶方式進行給料，而給料器簸箕邊沿到對側除塵罩距離較短，料斗空間較小，然而橫桿裝置必須安裝在除塵罩下部和輸送帶機導料槽上部，并且應與輸送帶平行。

（1）確定橫桿的前后位置。為滿足生產要求和實現拉桿分離目標，測量給料器振動簸箕邊沿與除塵罩內壁的距離，測量值為840 mm。確定橫桿與給料器簸箕邊沿距離，理論上橫桿與給料器簸箕越近越好，但是距離太小后煤炭沖擊橫桿，不僅影響生產效率，而且在煤炭不斷沖擊下，橫桿使用壽命也將縮短。經過現場多次觀察給料器不同給料量作業工況，在綜合考量給料器振動簸箕煤層厚度和落煤痕跡后，最后確定橫桿裝置與簸箕邊沿相距最小距離為400 mm。該位置處安裝橫桿裝置，既能保證給料量不會受到影響和不發生堵斗現象，又可實現拉桿最早觸碰橫桿。

（2）確定橫桿安裝高度。極限工況下拉桿處于煤層下和簸箕工作面接觸，因此，橫桿的安裝高度不能超過簸箕工作面向前的延長線。為能分離長度更短的拉桿，并且保證橫桿裝置的強度和卡住拉桿的穩固效果，橫桿數量由最初設計的1 組增加到2 組，2 組橫桿間隔設定為200 mm，并且呈高低分布，靠近振動簸箕側比遠離振動簸箕側高出50 mm。

（3）增設防止拉桿翹起裝置。在給料器振動簸箕上方橫向增設鋼絲繩，以防止拉桿后端翹起后前端扎在輸送帶上造成輸送帶撕裂。安裝位置在不干涉給料器閘板上下動作時，起到防止拉桿后端翹起的作用。安裝形式：在給料器料斗兩側襯板上焊接掛耳，在兩側掛耳處穿鋼絲繩用鋼絲繩卡子固定。安裝數量為2 根，能更好地保證此裝置的效果。具體安裝如圖3 所示，在簸箕上方450 mm 處橫向加裝2 根相距690 mm 的鋼絲繩作為壓桿裝置，鋼絲繩為Φ12 mm，第1 根與給料器簸箕邊沿相距500 mm，現場觀察所安裝掛耳的襯板不會受到煤料磨損，把需要安裝鋼絲繩的對應位置的襯板由原來的涂層襯板改為厚度為16 mm 的鋼板，在鋼板上焊接掛耳，鋼絲繩可穿過掛耳孔用鋼絲繩卡子固定。

圖3 拉桿分離裝置安裝位置

（4）模擬拉桿分離裝置。確定拉桿分離裝置的安裝方案后，用軟件建立3D 模型，模擬拉桿在給料器內的極限狀態，檢驗方案的可靠性（圖4）。通過軟件模擬了不同長度的拉桿在給料器內各個位置的狀態，分析拉桿的極限位置等情況。模擬結果表明：長度大于2300 mm 的拉桿均能實現100%分離攔截；長度2000～2300 mm 的拉桿基本上都能實現分離攔截，在特殊情況下，該長度范圍的拉桿會落入輸送帶，但不會卡在除塵罩與輸送帶之間；長度1000 mm 的拉桿，只有在垂直于輸送帶時才能實現分離攔截，其他形態暫時還不能實現分離。因此設計的分離裝置是安全可靠的，不會因為安裝這種裝置后對設備造成影響。

圖4 拉桿分離裝置的3D 模擬

（5）試驗檢測。軟件模擬檢驗成功后進行了現場的安裝和試驗，安裝后用Φ21 mm 的無縫鋼管模擬不同長度拉桿進行試驗，進一步確認此裝置可以完成拉桿的分離攔截。

3 應用情況及效果

拉桿分離裝置應用在8 臺給料器中，自拉桿分離裝置投入使用以來，在不影響設備運行情況下，共分離不同長度拉桿80 余根，輸送帶未出現撕裂現象（圖5）。使用分離拉桿的效果明顯，輸送帶沿線轉接料斗內也未發現有長桿類雜物，達到了預期效果。

圖5 現場分離的拉桿

4 結論

針對火車拉桿撕裂輸送帶異常情況，在分析拉桿撕裂輸送帶原因后，結合給料器工作原理，有效利用其狹小空間，經過詳細計算、3D軟件模擬分析和實踐驗證，設計出一種分離攔截裝置。該裝置主要有以下優點：①裝置構造簡單，安裝方便；②在不影響給料器生產作業和堵斗的前提下，能夠有效分離攔截火車拉桿；③安裝位置設計在首條輸送帶，從源頭減少拉桿進入生產環節，對下游輸送帶也起到保護作用；④此裝置安裝在給料器內，分離的桿件易被發現，便于取出。