劉 曉 慶

（山西潞安集團(tuán)安全儀器測(cè)試中心，山西 長(zhǎng)治 046204）

0 引 言

皮帶具有動(dòng)力足、便于操作，輸送能力強(qiáng)，輸送平穩(wěn)，運(yùn)送量大等優(yōu)點(diǎn)[1]，皮帶輸送機(jī)在煤礦中得到了廣泛運(yùn)用，給礦井運(yùn)輸帶了顯著的變化。雖然針對(duì)皮帶運(yùn)輸機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題，許多礦山結(jié)合自己的生產(chǎn)實(shí)踐，對(duì)帶式輸送機(jī)的相關(guān)部件進(jìn)行了改進(jìn)[2]。但是，對(duì)托輥損傷、減速器斷軸、皮帶跑偏的改善效果并不明顯，因此，研究DTL 型礦用帶式輸送機(jī)的結(jié)構(gòu)缺陷并提出改進(jìn)措施具有重要意義。

1 結(jié)構(gòu)缺陷分析

圖1 DTL 型皮帶機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖

帶式輸送機(jī)是連續(xù)輸送貨物的裝置，伸縮式帶式輸送機(jī)在傳統(tǒng)的帶式輸送機(jī)上增加了一個(gè)自動(dòng)移動(dòng)的機(jī)尾。當(dāng)自走式機(jī)器的尾部向前移動(dòng)時(shí)，張緊裝置將小車移動(dòng)到尾部末端，在尾部收回的膠帶被收集到存儲(chǔ)裝置中。皮帶輸送機(jī)主要由機(jī)械部分、電氣部分和加載部分組成。機(jī)械部分包括機(jī)頭、機(jī)身、機(jī)尾、自動(dòng)移動(dòng)機(jī)尾、驅(qū)動(dòng)裝置、存儲(chǔ)裝置、裝載裝置等[3]。DTL型礦用皮帶輸送機(jī)機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖詳見(jiàn)圖1 所示。

煤礦DTL 型可伸縮皮帶機(jī)技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表1。

表1 DTL 型皮帶機(jī)技術(shù)參數(shù)

2.1 托輥破壞

皮帶輸送機(jī)在工作過(guò)程中，由于設(shè)備長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行，有可能會(huì)在設(shè)備的接縫處掉落煤炭，次數(shù)多之后可能會(huì)對(duì)皮帶輸送機(jī)造成損壞[4]。因?yàn)槊禾繌妮^高位置跌落下來(lái)，在重力作用下必定會(huì)對(duì)皮帶輸送機(jī)的加速度造成影響，比如大塊的堅(jiān)硬煤巖塊在跌落過(guò)程中對(duì)皮帶造成巨大的沖擊損毀，沖擊載荷通過(guò)傳遞，造成托輥載荷瞬時(shí)增加，引起托輥損傷，這也增加了皮帶輸送機(jī)的維修次數(shù)。

2.2 減速器斷軸分析

在帶式輸送機(jī)的正常生產(chǎn)中，每使用一段時(shí)間后，動(dòng)力電機(jī)與帶式輸送機(jī)減速器之間的連接軸就會(huì)斷裂[5]。仔細(xì)觀察和分析了斷裂的形狀和位置，減速器軸的斷裂點(diǎn)位于軸承的中間，斷面形狀為殼形，是典型的疲勞斷裂。在減速系統(tǒng)的工作過(guò)程中，斷裂點(diǎn)受到較大的拉應(yīng)力，使減速軸偏離中心位置，并在旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下產(chǎn)生較大的剪應(yīng)力，兩個(gè)力在疲勞應(yīng)力中反復(fù)疊加在減速軸上。一旦皮帶輸送機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)必然導(dǎo)致減速器軸斷裂。通過(guò)對(duì)液力偶合器的狀態(tài)分析，液力偶合器重量較大，安裝在減速器端部，使減速軸承受較大的徑向應(yīng)力，使減速軸不平衡，平衡性差，液壓耦合器與減速軸的裝配誤差也會(huì)產(chǎn)生剪應(yīng)力，進(jìn)一步促進(jìn)減速器軸斷裂。

2.3 皮帶跑偏分析

帶式輸送機(jī)在運(yùn)行過(guò)程經(jīng)常出現(xiàn)跑偏問(wèn)題[6]，皮帶輸送機(jī)運(yùn)行應(yīng)當(dāng)遵循以下三個(gè)原則：緊密運(yùn)行、平穩(wěn)運(yùn)行、不高低速度交替運(yùn)行。只要帶式輸送機(jī)不同位置的張力存在一定差異，皮帶就會(huì)向相對(duì)較大的張力位置跑偏。如果帶式運(yùn)輸機(jī)在不同位置的高度不同，則皮帶會(huì)向相對(duì)較低的位置偏移。在實(shí)際安裝過(guò)程中，如果滾筒支撐結(jié)構(gòu)與皮帶輸送裝置的垂直面不一致，且一端在前面，另一端在后面，則皮帶向后面偏移。

3 改進(jìn)措施

3.1 托輥改進(jìn)

對(duì)緩沖托輥進(jìn)行改造，可以增加緩沖裝置，以緩解帶來(lái)的沖擊力，在一定程度上增加皮帶輸送機(jī)的壽命，如圖2 為DTL 型礦用皮帶機(jī)改進(jìn)后的緩沖托輥。DTL 型皮帶機(jī)改進(jìn)后的緩沖托輥在自重作用下，兩個(gè)片之間就緩沖彈簧作為平衡系統(tǒng)。設(shè)計(jì)合理的緩沖彈簧，考慮一定的彈力富裕系數(shù)，在皮帶承載瞬時(shí)載荷沖擊時(shí)就能夠起緩沖作用。改進(jìn)后的緩沖托輥能顯著降低因沖擊載荷對(duì)其造成的損壞，還能為皮帶形成一定的緩沖作用，有利于皮帶輸送機(jī)快速運(yùn)行。

圖2 DTL 型皮帶機(jī)改進(jìn)后的緩沖托輥

3.2 減速器軸改進(jìn)

1)安裝液力偶合器和聯(lián)軸時(shí)，使用百分表或激光對(duì)中儀等精密儀器進(jìn)行對(duì)中，以提高DTL 型礦用皮帶輸送機(jī)總的精度，保證電機(jī)主軸、聯(lián)軸節(jié)、液力偶合器和減速軸在中心線上，裝配誤差控制在0.01mm 以內(nèi)，避免了同軸度誤差而產(chǎn)生的附加應(yīng)力。

2）液力偶合器安裝在電機(jī)輸出軸的一側(cè)，使電機(jī)輸出軸的承載力和減速軸的承載力均勻分布在軸承上，從而減少了對(duì)換檔軸的作用力，減少斷裂的可能性。

3）加強(qiáng)換擋軸的檢修，制定相關(guān)制度，定期檢查，定期維護(hù)軸承，使其保持平穩(wěn)狀態(tài)。設(shè)備運(yùn)行后，如有摩擦、振動(dòng)等噪聲，應(yīng)及時(shí)檢查聲源。及時(shí)判斷維修情況。

DTL 型皮帶機(jī)減速器軸改進(jìn)前后皮帶所受張緊力進(jìn)行了測(cè)試，測(cè)試結(jié)果如圖3 所示。

圖3 DTL 型皮帶機(jī)減速器軸改進(jìn)前后皮帶所受張緊力

圖3（a）是張力的原始數(shù)據(jù)曲線，帶式輸送機(jī)在啟動(dòng)和制動(dòng)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生一定的沖擊，這將引起輸送機(jī)的振動(dòng)，整個(gè)運(yùn)行過(guò)程中輸送機(jī)的振動(dòng)，頭部張力在輸送機(jī)啟動(dòng)時(shí)略有降低。圖3（b）當(dāng)帶式輸送機(jī)啟動(dòng)時(shí)，張力減小，第一級(jí)的張力開(kāi)始比第二級(jí)大得多。輸送機(jī)啟動(dòng)后，恒速運(yùn)行期間張力穩(wěn)定。在輸送機(jī)的制動(dòng)過(guò)程中，輸送帶在輸送機(jī)頭部的加速方向與施加在輸送帶上的張力方向相反，因此在制動(dòng)過(guò)程中增加了輸送帶的張力。在整個(gè)輸送機(jī)運(yùn)行過(guò)程中，張力的波動(dòng)并不特別嚴(yán)重。

3.3 自動(dòng)糾偏

本論文設(shè)計(jì)的帶式輸送機(jī)自動(dòng)糾偏裝置由一個(gè)糾偏夾和一個(gè)糾偏托輥組成。在實(shí)際安裝過(guò)程中，皮帶校正輥裝置安裝在驅(qū)動(dòng)輥裝置和反轉(zhuǎn)輥裝置附近，糾偏夾控制裝置安裝在驅(qū)動(dòng)輥裝置和校正支撐裝置的固定位置附近，并安裝校正裝置。支撐輥構(gòu)件在固定端位置與框架結(jié)構(gòu)位置鉸接連接，以保證校正輥構(gòu)件在調(diào)整端位置受到氣缸推力，固定位置的鉸點(diǎn)可用作支點(diǎn)，完成旋轉(zhuǎn)操作，使皮帶按一定角度運(yùn)行。這樣，在滾筒的推動(dòng)下，校正輥件調(diào)整端的位置可以改變輥件與皮帶輸送方向的夾角，自動(dòng)校正皮帶跑偏問(wèn)題。DTL 型礦用皮帶輸送機(jī)糾偏夾和調(diào)心托輥三維圖詳見(jiàn)圖4 和圖5。

圖4 DTL 型皮帶機(jī)糾偏夾

圖5 DTL 型皮帶機(jī)糾偏結(jié)構(gòu)三維圖

4 改進(jìn)效果

結(jié)構(gòu)改進(jìn)后的DTL 型礦用帶式輸送機(jī)在煤礦井下進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，在試驗(yàn)過(guò)程中，皮帶機(jī)上裝有大量的煤，試驗(yàn)期間托輥沒(méi)有發(fā)生斷裂。改造后的皮帶輸送機(jī)具有工作穩(wěn)定，噪音低等優(yōu)點(diǎn)。使用過(guò)程中也沒(méi)發(fā)現(xiàn)減速器斷軸現(xiàn)象，運(yùn)煤能力大幅度提高，保證了采煤工作的順利進(jìn)行。2018 年以后，通過(guò)對(duì)皮帶自動(dòng)糾偏裝置的改進(jìn)和應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了對(duì)皮帶跑偏的動(dòng)態(tài)管理，降低了皮帶機(jī)的故障率，延長(zhǎng)了皮帶的使用壽命，降低了輸送機(jī)的維護(hù)成本。帶式輸送機(jī)設(shè)備具有很好的糾偏效果，未發(fā)生皮帶跑偏事故，保證了正常的采煤作業(yè)效率。

5 結(jié) 論

針對(duì)DTL 型礦用帶式輸送機(jī)的托輥損傷、減速器斷軸、皮帶跑偏等結(jié)構(gòu)缺陷問(wèn)題，論文分別分析研究了結(jié)構(gòu)缺陷并提出改進(jìn)措施，主要得出以下結(jié)論：

1）簡(jiǎn)單介紹了DTL 型帶式輸送機(jī)結(jié)構(gòu)參數(shù)，分析了托輥損傷、減速器斷軸、皮帶跑偏原因。

2）針對(duì)DTL 型帶式輸送機(jī)托輥損傷、減速器斷軸、皮帶跑偏問(wèn)題，提出了相應(yīng)改進(jìn)措施。

3）DTL 型礦用帶式輸送機(jī)在煤礦井下現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)期間，運(yùn)行平穩(wěn)，輸送能力強(qiáng)，未在發(fā)生托輥損傷、減速器斷軸、皮帶跑偏等結(jié)構(gòu)缺陷問(wèn)題。

通過(guò)對(duì)DTL 型礦用帶式輸送機(jī)結(jié)構(gòu)缺陷的改進(jìn)，延長(zhǎng)了皮帶輸送機(jī)的使用壽命，降低了皮帶輸送機(jī)的維護(hù)成本，提高了礦井的運(yùn)輸效率。