馬偉偉

（山西煤炭運(yùn)銷集團(tuán)大同有限公司，山西 大同037003）

帶式輸送機(jī)已成為煤礦生產(chǎn)中的一種主要運(yùn)輸設(shè)備，是具有大運(yùn)量、適用于長(zhǎng)距離運(yùn)輸?shù)匿摾K芯膠帶機(jī)在井下得到普遍的推廣和使用。因此，在實(shí)際使用中，合理地設(shè)計(jì)選型，正的使用維護(hù)，使其能夠經(jīng)濟(jì)合理、安全可靠地運(yùn)行就顯得尤確為重要。在對(duì)煤礦井下多部膠帶機(jī)運(yùn)行狀況的調(diào)查中，發(fā)現(xiàn)個(gè)別膠帶機(jī)在設(shè)計(jì)計(jì)算和使用維護(hù)時(shí)，由于對(duì)托輥的選用、托輥運(yùn)行阻力系數(shù)的取值、托輥的安裝調(diào)整與維護(hù)考慮不足，導(dǎo)致整機(jī)不能正常運(yùn)行，并造成了很大的經(jīng)濟(jì)損失。下面通過(guò)實(shí)例分析一下這幾個(gè)方面對(duì)整機(jī)設(shè)計(jì)與運(yùn)轉(zhuǎn)的影響，并提出一些建議。

1 托輥的選用

1.1 實(shí)例分析

我市某礦主斜井使用了1部鋼繩芯膠帶輸送機(jī)，運(yùn)輸能力Q=1300t/h，帶速V=3.15m/s，帶寬B=1400mm，托輥直徑Φ=133mm，運(yùn)輸距離L=1441m，鋪設(shè)傾角14°。該機(jī)運(yùn)行一段時(shí)間后，托輥損壞比較嚴(yán)重。后將直徑φ133mm的托輥換成直徑Φ159mm的托輥，運(yùn)行情況良好，但改造費(fèi)用花了近30萬(wàn)元。

目前，設(shè)計(jì)鋼繩芯膠帶機(jī)多是根據(jù)《運(yùn)輸機(jī)械手冊(cè)》（1983年版），以帶寬為依據(jù)選擇托輥，見(jiàn)表1。然而從表1中不能直接看到托輥直徑與帶速的關(guān)系，而且一種帶寬只有一種直徑的托輥。

表1 帶寬與托輥直徑關(guān)系

我國(guó)以前設(shè)計(jì)的帶速偏低（1.8m/s～2.5m/s），目前帶速已提高到3m/s～4m/s，甚至更高，這樣一來(lái)，完全按手冊(cè)（見(jiàn)表1）選擇托輥不完全合理。原因是根據(jù)帶寬從表1中確定出唯一的托輥直徑后，由于帶速選擇的不同，托輥的轉(zhuǎn)速也不同，帶速愈大，托輥轉(zhuǎn)速越高?？梢?jiàn)，對(duì)于同一輥徑，由于帶速不同，托輥的轉(zhuǎn)速差異較大，而托輥的轉(zhuǎn)速對(duì)其壽命有直接影響。其一是輥體材料不可避免地存在著壁厚不均等不平衡因素，托輥高速旋轉(zhuǎn)的較大的不平衡力使軸承壽命大幅度縮短而導(dǎo)致托輥損壞。其二是加工精度的原因，托輥存在一定橢圓度和偏心距，于是托輥在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中導(dǎo)致了膠帶產(chǎn)生垂直于運(yùn)動(dòng)方向的上下振動(dòng)，轉(zhuǎn)速愈大，膠帶振動(dòng)愈大，對(duì)托輥的沖擊力也越大，從而加劇了軸承的損壞?？梢?jiàn)，帶速也是影響輥徑選擇的一個(gè)主要因素。為此，我國(guó)托輥直徑系列有待改進(jìn)。

1.2 選擇方法

為了避免因托輥轉(zhuǎn)速過(guò)高引起過(guò)大的振動(dòng)，應(yīng)該限制托輥的最高轉(zhuǎn)速。參考國(guó)外有關(guān)對(duì)托輥轉(zhuǎn)速限定的文獻(xiàn)，再結(jié)合國(guó)內(nèi)目前的加工水平以及現(xiàn)場(chǎng)使用情況，建議轉(zhuǎn)速不超過(guò)450r/min（待加工水平提高后再增大轉(zhuǎn)速限定值）。在此基礎(chǔ)上帶速與所對(duì)應(yīng)的托輥?zhàn)畲笾睆饺绫?所示。

表2 帶速與托輥?zhàn)钚≈睆疥P(guān)系

同時(shí)建議生產(chǎn)設(shè)計(jì)單位在不增加軸和軸承規(guī)格的情況下，制造和編制出對(duì)于同一帶寬，適用于不同帶速的相應(yīng)直徑的托輥系列，以供選擇。

2 托輥運(yùn)行阻力系數(shù)的取值

2.1 實(shí)例分析

我市某礦大巷使用了1部鋼繩芯膠帶機(jī)，帶寬B=1200mm，帶速V=2.5m/s，水平運(yùn)輸距離L=2250m。傳動(dòng)方式為頭部雙滾筒4臺(tái)電機(jī)驅(qū)動(dòng)（N1:N2=2:2）。該機(jī)施工安裝完畢后，滿煤試車起動(dòng)不了，原因是電動(dòng)機(jī)功率不足。后來(lái)重新計(jì)算并進(jìn)行了改造，將4臺(tái)200kW電動(dòng)機(jī)換成了4臺(tái)250kW的電動(dòng)機(jī)，減速器、液力耦合器等部件也相應(yīng)地進(jìn)行了更換，損失巨大。那么，造成電機(jī)機(jī)功率不足的原因是托輥運(yùn)行阻力系數(shù)取值偏小。

原設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)，依據(jù)具體環(huán)境，按《手冊(cè)》取定ω=ω’=0.03（ω、ω′為上下托輥運(yùn)行阻力系數(shù)）。計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表3。由于該機(jī)承載段槽形托輥全部前傾，回程托輥中每隔3組平行托輥放置1組V型托輥并前傾，尤其是目前國(guó)內(nèi)托輥制造質(zhì)量不過(guò)關(guān)，使托輥的實(shí)際運(yùn)行阻力系數(shù)增大。因此，原設(shè)計(jì)中ω、ω′取值偏小。

表3 原設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果

根據(jù)實(shí)際情況，應(yīng)取ω=ω’=0.035，則有：

上分支運(yùn)行阻力

式中：q、q0、q′——分別是煤、膠帶、上托輥線密度，kg/m；

L——膠帶機(jī)水平投影長(zhǎng)度，m。

下分支運(yùn)行阻力

式中：q″——下托輥線密度，kg/m。

物料提升阻力

式中：H——物料提升高度，m。

附加阻力F′：

由于附加阻力的計(jì)算與ω、ω’無(wú)關(guān)，故仍取原設(shè)計(jì)中的計(jì)算值F′=11160N。

運(yùn)行總阻力：

電機(jī)軸功率：

式中：K1——電動(dòng)機(jī)功率系數(shù)；

V——帶速，m/s。

將上述計(jì)算結(jié)果列入表4。比較表3和表4可知，當(dāng)ω、ω′增加為0.035時(shí)，使運(yùn)行阻力增加24722N，所需電動(dòng)機(jī)軸功率增加102kW，所配電機(jī)功率增加200kW。

2.2 系數(shù)的合理取值

通過(guò)上述分析，可以看到托輥運(yùn)行阻力系數(shù)對(duì)整機(jī)參數(shù)（運(yùn)行阻力、功率等）的影響很大。系數(shù)取值的微小差異，將導(dǎo)致設(shè)計(jì)結(jié)果相差甚遠(yuǎn)。過(guò)于偏小，可能導(dǎo)致膠帶機(jī)不能正常運(yùn)轉(zhuǎn)，甚至損壞；過(guò)于偏大，會(huì)造成浪費(fèi)，不經(jīng)濟(jì)。為此，建議綜合考慮托輥的布置狀況、實(shí)際運(yùn)行環(huán)境、托輥的實(shí)際運(yùn)行阻力系數(shù)等因素合理取值。結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際使用運(yùn)行狀況和有關(guān)設(shè)計(jì)單位的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，建議煤礦使用的膠帶機(jī)按表5取值。

表4 新設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果

表5 托輥運(yùn)行阻力系數(shù)

3 托輥安裝調(diào)整

在帶式輸送機(jī)的整機(jī)安裝中，應(yīng)保持機(jī)架中心線良好的直線性和與頭尾架中心線的良好對(duì)中，以使輸送帶穩(wěn)定無(wú)偏運(yùn)行，但是由于托輥所具有的調(diào)偏性能，使一些用戶過(guò)分依賴其調(diào)整輸送帶的跑偏，在實(shí)際使用中造成輸送帶在托輥上時(shí)左時(shí)右，作蛇形運(yùn)行，極大地加劇托輥和輸送帶的磨損。所以，在輸送機(jī)安裝時(shí)應(yīng)特別注意機(jī)架中心線的直線度和對(duì)中性，保持托輥軸線對(duì)機(jī)架中心線的垂直度，在必須調(diào)偏時(shí)應(yīng)只做少量的調(diào)整，絕對(duì)避免由于幾組托輥調(diào)整過(guò)量而用另外幾組托輥調(diào)回的現(xiàn)象。

4 托輥粘結(jié)煤泥的危害

我市某礦井下使用1部鋼繩芯膠帶機(jī)，運(yùn)輸距離為2100m。井下環(huán)境很惡劣，有積水，原煤水分大、煤泥多，煤塵大，空氣潮濕，造成托輥粘結(jié)大量煤泥和煤塵，厚度為2mm～3mm（干結(jié)后較堅(jiān)硬），致使托輥直徑增加4mm～6mm，導(dǎo)致機(jī)架基礎(chǔ)下沉2mm～10mm，托輥輥體嚴(yán)重銹蝕，甚至塌陷，軸承損壞嚴(yán)重。

現(xiàn)場(chǎng)觀察輥體表面所粘煤泥厚度不均或有不同程度的脫落，使輥體外輪廓形成一定的橢圓度，導(dǎo)致輥體本身存在一個(gè)偏心距，于是托輥在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中導(dǎo)致了膠帶產(chǎn)生較大的沖擊力，而且這種沖擊力是周期變化的，從而加劇了托輥的軸承損壞，并且周期變化的沖擊力經(jīng)架體又傳遞到基礎(chǔ)上，導(dǎo)致基礎(chǔ)下沉。因此，保持托輥的清潔，是使帶式輸送機(jī)安全、正常運(yùn)轉(zhuǎn)的保證。根據(jù)實(shí)際情況，采用人工剝落、高壓水沖洗的方法均不妥，建議在每一個(gè)托輥下方的機(jī)架上分別裝設(shè)簡(jiǎn)單有效的清掃裝置。

綜上所述，托輥的選擇，系數(shù)的取值，托輥的安裝調(diào)整與維護(hù)直接影響著整機(jī)的運(yùn)行狀況和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，在整機(jī)設(shè)計(jì)和使用中占有舉足輕重的地位，必須引起足夠的重視。

［1］孫可文.帶式輸送機(jī)傳動(dòng)理論與設(shè)計(jì)計(jì)算[M].北京：煤炭工業(yè)出版社，1991.

［2］梁庚煌.運(yùn)輸機(jī)械手冊(cè)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1983.