邊 越

（山西大同同煤集團煤峪口礦機電科，山西 大同037041）

0 引言

無動力縱向變坡裝置在井下使用一段時間后出現(xiàn)了皮帶跑偏的現(xiàn)象。為了防止皮帶跑偏需要加裝皮帶調(diào)跑偏裝置。皮帶在無動力縱向變坡裝置上跑偏是皮帶受力不均引起的，調(diào)皮帶的跑偏本質(zhì)就是調(diào)整皮帶的受力，在無動力縱向變坡裝置上井維護期間對該裝置進行改進，加裝皮帶調(diào)跑偏裝置。

1 研究過程

1.1 皮帶發(fā)生跑偏的原因

皮帶發(fā)生跑偏的根本原因是皮帶在皮帶架上受力不均。造成皮帶受力不均的條件主要有以下幾點：

（1）無動力縱向變坡裝置安裝中線與皮帶輸送機中線不重合，即安裝基準不重合。在此有兩種情況：1）安裝中線與輸送機中線有一定的角度；2）安裝中線與輸送機中線偏離一定的距離。這兩種情況在實際安裝過程中是不可避免的，只能盡可能將誤差控制在盡量小的范圍內(nèi)。

（2）皮帶上煤炭分布不均（即所壓重物在皮帶一側(cè)）。如皮帶上煤炭大多在皮帶的一側(cè)分布，使皮帶單側(cè)的張力分布不均，造成皮帶跑偏。

（3）滾筒位置發(fā)生扭轉(zhuǎn)。發(fā)生扭轉(zhuǎn)的滾筒兩側(cè)的皮帶張力發(fā)生改變，一側(cè)的皮帶張力變大，另一側(cè)變小，在滾筒摩擦力的作用下，皮帶向張力大的一側(cè)發(fā)生偏轉(zhuǎn)。

1.2 皮帶發(fā)生跑偏的規(guī)律

皮帶在運輸過程中發(fā)生跑偏，內(nèi)因是皮帶張力的改變，使皮帶在滾筒的牽引下向張力大的一側(cè)偏斜。相關(guān)書籍上有“跑緊不跑松”的總結(jié)。

1.3 無動力縱向變坡裝置滾筒安裝孔的改進

皮帶運輸機無動力縱向變坡裝置調(diào)跑偏主要從改變皮帶受力入手，通過改變滾筒的安裝位置調(diào)節(jié)皮帶的受力。原有變坡裝置上的滾筒是直接安裝在裝置上的，調(diào)節(jié)滾筒的位置可以通過將安裝孔加工成長孔。滾筒上安裝的軸承是普通的深溝球軸承，不具有調(diào)心的功能（即瓦座和滾筒軸始終是平行的），所以在改變一個滾筒瓦座位置時滾筒另一側(cè)的瓦座也會發(fā)生平行的移動。如果要一前一后地改變滾筒的位置，就要使?jié)L筒以自身中點為圓心轉(zhuǎn)動，這樣加工的長孔寬度就要比瓦座安裝孔略大。該長孔的寬度應(yīng)同時滿足瓦座安裝應(yīng)留有的間隙和滾筒旋轉(zhuǎn)應(yīng)留有的余量要求。

1.4 無動力縱向變坡裝置滾筒調(diào)節(jié)方向的確定

滾筒在調(diào)節(jié)皮帶跑偏時可以沿著皮帶運動的垂直方向旋轉(zhuǎn)，也可以沿著水平方向旋轉(zhuǎn)。

當滾筒沿垂直方向轉(zhuǎn)動時，滾筒上的皮帶左右張力變化不大，對于調(diào)節(jié)皮帶跑偏作用不明顯（即皮帶張力對滾筒上下運動不敏感）。當滾筒沿水平方向轉(zhuǎn)動時，皮帶左右側(cè)受到明顯的牽拉，皮帶張力變化明顯。當一側(cè)皮帶張力增大時，皮帶就會在增大的摩擦力的作用下向張緊的一側(cè)移動。所以調(diào)跑偏應(yīng)使?jié)L筒沿水平方向轉(zhuǎn)動。

1.5 調(diào)跑偏裝置的設(shè)置

滾筒調(diào)跑偏的安裝孔和調(diào)節(jié)方向確定好后就需要確定調(diào)節(jié)塊的位置。滾筒在皮帶牽拉的作用下只有單側(cè)的運動趨勢，所以調(diào)節(jié)塊安裝在滾筒受力方向相同的一側(cè)，另一側(cè)無需安裝。調(diào)節(jié)塊用厚度為30mm的鐵塊打螺紋孔制成，其上安裝螺栓。由于滾筒要長期在潮濕、有粉塵的工作環(huán)境中工作，選用螺紋螺距較小的螺栓會因螺紋生銹、螺紋污垢固著而失效，無法起到旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)的作用，一般螺栓直徑越大螺紋的螺距就越大，故此處選用M30螺栓作為調(diào)節(jié)螺栓。

1.6 改進后的變坡裝置與改進前的對比

改進后的無動力縱向變坡裝置的兩個主滾筒距離變近，使該裝置結(jié)構(gòu)更加緊湊，機身變低，減少了鋼材的使用；改進后的變坡裝置重量變輕，方便運輸與安裝；清煤裝置變?yōu)榕渲厥?，更加容易安裝和維護；主副滾筒從立式擺放變?yōu)闄M式安裝，方便滾筒的安裝和調(diào)節(jié)，但這種安裝方法從力學(xué)角度講不如立式安裝，當主副滾筒上安裝好皮帶并張緊后，立式安裝是滾筒底座和機架承擔大部分負載，而橫式安裝當皮帶張緊時是滾筒的安裝螺栓承受大部分負載，滾筒瓦座底面和機架對螺栓有剪切作用。

改進前的無動力縱向變坡裝置如圖1所示，改進后的如圖2所示。

圖1 原無動力縱向變坡裝置

1.7 主副滾筒螺栓強度的校核

主副滾筒受力過程中由于兩滾筒距離較近，皮帶張力變化不大，其中離驅(qū)動距離近的皮帶張力大，選副滾筒上的螺栓作為強度校核的對象。把該裝置安裝于皮帶機上并進行分段計算，得副滾筒上皮帶所受的張力為2 384kg，取2 400kg，則滾筒所受拉力為2 400×2＝4 800kg。

圖2 改進后的無動力縱向變坡裝置

滾筒上的安裝螺栓使用8.8級的M24螺栓，其實際受力面積為353mm2。該螺栓的屈服強度為225 920N，可以承受約22 592×0.6＝13 555kg的剪應(yīng)力，遠大于4 800kg的載荷。所以使用橫向安裝的滾筒依然可以滿足生產(chǎn)的需要。

2 創(chuàng)新點

（1）減少鋼材使用。

（2）可調(diào)節(jié)該裝置上皮帶的跑偏。

（3）加裝清煤裝置。

（4）減少人員維護。

3 效益

該裝置的改進可以增加煤炭運輸?shù)臅r間，減少一個工作面因皮帶跑偏減少的生產(chǎn)時間約10h，折合原煤約2 500t，可創(chuàng)造間接經(jīng)濟價值約600×2 500＝1 500 000元。

所以，該裝置的改進可創(chuàng)造價值150萬元。

［1］田偉.皮帶運輸機無動力縱向變坡裝置［J］.中小企業(yè)管理與科技，2014（6）.

［2］成大先.機械設(shè)計手冊［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2008.

［3］北京起重運輸機械設(shè)計研究院，武漢豐凡科技開發(fā)有限責任公司.DT2（A）型帶式輸送機設(shè)計手冊［M］.2版.北京：冶金工業(yè)出版社，2013.