模塊式頂底皮帶自動調偏裝置的研究與應用

▊ 文/趙珍超 晉紀巖

帶式輸送機是煤炭企業(yè)進行原煤運輸的一種重要設備。在實際生產運輸過程中，帶式輸送機皮帶跑偏問題是一種比較常見的故障之一。此隱患如得不到及時處理，不僅會縮短皮帶使用壽命，甚至還會釀成重大安全事故。目前，大多數煤炭企業(yè)采用傳統(tǒng)人工調偏方式，只能被動強行停車進行事故處理。基于此，特研究開發(fā)了模塊式頂底皮帶自動調偏裝置，有效解決了皮帶跑偏問題。

一、輸送帶跑偏原因分析

據不完全統(tǒng)計，跑偏事故占到帶式輸送機事故總量的30%～38%。皮帶一旦發(fā)生跑偏問題，會造成皮帶與機架、托輥支架相互摩擦，容易導致皮帶壽命縮短、效率降低等一系列問題，嚴重的情況還可造成物料灑落，致使帶式輸送機停車而影響安全生產。

造成帶式輸送機皮帶跑偏的原因主要有以下幾類：

（1）帶式輸送機實際中心線與設計中心線偏差大，致使托輥架、頭尾滾筒中心線與帶式輸送機中心線偏差大，超過規(guī)定值，造成皮帶運行時易發(fā)生跑偏事故。此外，機架兩側因高度不均而受力不均勻，導致皮帶跑偏和掉煤現象發(fā)生。

（2）由于運輸過程中負荷突然增加等情況，有可能造成皮帶長短不一的現象，使得托輥所受壓力不均，致使皮帶在運轉過程中容易跑偏。當皮帶出現嚴重跑偏時，皮帶單側水平受力超過皮帶縱向拉斷力，從而導致橫向撕裂。

（3）帶式輸送機機頭機尾滾筒及托輥粘煤、皮帶接頭不正等情況，也會導致皮帶跑偏。

（4）帶式輸送機加工制造等關鍵環(huán)節(jié)，也是誘發(fā)皮帶跑偏的重要原因，如生產工藝誤差過大會導致兩端驅動滾筒大小不均勻而呈現類似圓錐狀，為皮帶正常運行帶來隱患。

二、調偏裝置結構及工作原理

模塊式頂底智能皮帶自動糾偏裝置，可對皮帶的跑偏進行高效糾偏，確保帶式輸送機安全運行。

1.調偏裝置結構

模塊式頂底皮帶自動調偏裝置由三種型號槽鋼焊制框架，用扁鐵、托輥、串輥、防跑偏輥等材料制作聯動關節(jié)組裝成型，同帶式輸送機機架尺寸相同，便于對接、安裝。調偏裝置上部采用轉動萬向桿，將皮帶串輥及調偏輥安裝在桿架上，用萬向轉動桿與架子固定。

2.調偏裝置工作原理

（1）頂皮帶自動糾偏裝置。模塊式頂底皮帶自動調偏裝置在現有帶式輸送機機架上進行改造，頂皮帶活動架底座用螺栓或焊接形式固定在機架上，活動部分用鋼架將上托輥固定好。當皮帶向一側轉動時，皮帶糾偏器向前整體移動，上托輥架在水平角度上轉動一定角度，角度隨跑偏橫向力矩的大小而動態(tài)調整，從而實現自動糾偏。在調心架上部兩側各安裝一個防跑偏輥，當調心架起不到作用時，防跑偏輥先起到糾偏作用，當力矩較大時，自動糾偏器啟動，實現自動糾偏。頂層皮帶跑偏器創(chuàng)新采用雙中間軸、雙連桿和立輥三部分機械互動調控平衡原理，使跑偏皮帶觸碰調節(jié)器后自動緩沖返回，實現調正復位。

（2）底皮帶自動糾偏裝置。模塊式頂底皮帶自動調偏裝置下部采用長直輥、調偏立輥框架式結構，在主架兩端分別通過活動桿與機架連接，實現底皮帶隨皮帶跑偏而自動糾偏功能。設計時采用標準結構形式，便于安裝對接。當底皮帶跑偏時，下部架子會隨皮帶的中心線變動而變動，實現主架不動、轉動部分隨皮帶跑偏而轉動，進而實現自動糾偏，從而保證帶式輸送機運輸過程中不掉煤。

3.受力分析

原煤在使用帶式輸送機運輸過程中，依靠滾筒與皮帶之間的摩擦力驅動皮帶，帶動原煤向前位移。正常的受力狀態(tài)是輸送機的頂層負荷向下施加壓力，致使皮帶緊貼底部上托輥沿水平方向運行。要想預防跑偏事故發(fā)生，皮帶須在勻速前進過程中保持整體受力均勻，整個皮帶斷面拉力不偏，這樣才能保持帶式輸送機正常運行。

根據皮帶的長度、額定速度、功率、傾斜角度、載運量、托輥摩擦力等參數的不同來確定拉力，正常情況下皮帶兩側拉力基本相等。此時，整條皮帶斷面受力較為均勻，皮帶在中心位置運轉，不發(fā)生跑偏事故，如圖1所示。

圖1 正常狀態(tài)下皮帶兩側拉力

當帶式輸送機機尾積煤導致滾筒直徑變形、皮帶鉚口不正、托輥調整偏離中心時，皮帶在運行過程中產生受力不均，當皮帶兩側拉力F1與F2的等值差大于等于800N時，皮帶向受力較大側發(fā)生偏離中心線的位移現象，如圖2所示。此時，糾偏托輥支架隨跑偏拉力向上移動，產生與水平中心線的偏角來抵消兩側受力不均情況。當兩側力矩相等時，糾偏托輥固定在轉動角度范圍，能夠保持原煤的正常運輸，確保不發(fā)生掉煤問題。

圖2 非正常狀態(tài)下皮帶兩側拉力

三、自動糾偏裝置運維管控措施

1.確保帶式輸送機整體及安裝質量

帶式輸送機跑偏問題是由于受力不均勻所造成的，加強帶式輸送機產品及安裝質量，是解決跑偏事故的主動措施。在帶式輸送機選配環(huán)節(jié)，必須對質量進行嚴格把控，選擇適應性強、質量穩(wěn)定的設備部件。尤其是托輥和滾筒的質量，一定要購置質地優(yōu)良、耐磨性較好的設備，以滿足煤礦惡劣的生產環(huán)境。

2.加強自動糾偏裝置的安裝校驗

在自動糾偏裝置設備調試環(huán)節(jié)，一定要有專業(yè)技術人員現場指導安裝及調試工作。尤其是要將托輥的中軸線與皮帶運行方向中心線保持一致，根據托輥支架的高度適當調整水平高度，確保與帶式輸送機機架水準點和中心線的誤差符合規(guī)定。

3.優(yōu)化糾偏裝置運維管理

要將帶式輸送機的自動糾偏裝置納入設備的日、周、月檢查管理之中，加強對自動糾偏裝置的運行和維護管理工作。自動糾偏裝置的托輥是重要承重部分，要選擇結實耐用的托輥，并加強注油以確保轉動靈活，托輥安裝到承重支架后要均勻無卡澀，保障運輸原煤時托輥不產生除軸心轉動以外的其他動作。

四、使用效果

模塊式頂底皮帶自動調偏裝置不需要動力源，構造簡單，穩(wěn)定可靠，能夠有效解決皮帶跑偏問題。

（1）模塊式頂底皮帶自動調偏裝置采用密封膠結構，密封效果良好，且對于帶式輸送機皮帶跑偏問題反饋動作靈敏，能夠大大降低跑偏事故率，最大限度降低了勞動強度，提高了原煤運輸效率，保證了安全生產。

（2）模塊式頂底皮帶自動調偏裝置可以有效防止原煤灑落，減少皮帶與滾筒的磨損，延長設備及皮帶壽命，降低了生產成本。

（3）此裝置采用模塊式設計，便于與原帶式輸送機實現無縫對接，減少安裝工作量。