曹彥斌 王瑞森 吳思燕

摘要：針對(duì)鐵路弧線卸料站的特點(diǎn)，為降低投資和運(yùn)行成本，設(shè)計(jì)了弧線膠帶機(jī)替代鐵路專用線運(yùn)輸方案。介紹了弧線給料膠送機(jī)設(shè)計(jì)原理、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和實(shí)際應(yīng)用，用工程實(shí)例驗(yàn)證了平面轉(zhuǎn)彎相關(guān)理論設(shè)計(jì)計(jì)算，該設(shè)備的成功運(yùn)行可拓寬平面轉(zhuǎn)彎膠帶機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域。

關(guān)鍵詞：弧線膠帶機(jī);結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);應(yīng)用

中圖分類號(hào)：T053

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1674-9944（2018）6-0174-02

1引言

位于湘貴鐵路線盧陽(yáng)站附近的湖南金大地水泥有限公司，其燃煤和石英等原料均通過(guò)鐵路運(yùn)輸至該站點(diǎn)。由于該站歸屬湘貴鐵路線的一個(gè)貨運(yùn)站，受原地形位置的限制，該站點(diǎn)的鐵路線為弧線結(jié)構(gòu)，弧線半徑約700m（圖1）;在此處進(jìn)行散狀物料卸貨，金大地水泥有限公司的原方案考慮采用鐵路專用線，后又考慮到投資和運(yùn)行成本，經(jīng)多方探討和論證，最終決定在軌道下的地坑采用弧線膠帶機(jī)進(jìn)行轉(zhuǎn)運(yùn)，即在鐵路卸料坑內(nèi)設(shè)一臺(tái)與鐵路軌道弧線半徑同同心的弧線膠帶機(jī)，停靠在弧線站火車上的物料，經(jīng)軌道一側(cè)的移動(dòng)螺旋式卸料機(jī)將其沿鐵路弧線卸到地溝內(nèi)的弧線膠帶機(jī)上（圖2），再由該弧線膠帶機(jī)轉(zhuǎn)運(yùn)到下一級(jí)的輸送設(shè)備上。該設(shè)備白2013年初投產(chǎn)以來(lái)，運(yùn)行狀況一直很好，由于取代了原鐵路專用線運(yùn)輸方案，大大節(jié)省了前期投資和運(yùn)行成本，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

2工作原理及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

隨著移動(dòng)螺旋式卸料機(jī)連續(xù)給料，落料點(diǎn)在弧線膠帶機(jī)的位置在不斷變化，故膠帶機(jī)承載段各點(diǎn)的膠帶張力也在不斷變化，這容易造成承載段膠帶運(yùn)行不穩(wěn)定;為保證膠帶機(jī)安全運(yùn)行，設(shè)計(jì)時(shí)必須采取相應(yīng)的有效措施?；【€給料膠送機(jī)本體設(shè)計(jì)原理采用平面轉(zhuǎn)彎膠帶機(jī)設(shè)計(jì)原理;平面轉(zhuǎn)彎膠帶機(jī)在曲線段受到膠帶張力S的作用下產(chǎn)生一個(gè)向心合力，使膠帶產(chǎn)生向曲線內(nèi)側(cè)滑移的趨勢(shì);平面轉(zhuǎn)彎膠帶機(jī)的轉(zhuǎn)彎結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵是產(chǎn)生向曲線外側(cè)的導(dǎo)向力來(lái)抵消向心合力F（圖3）。

平面轉(zhuǎn)彎膠帶機(jī)所采取的措施有：①內(nèi)曲線抬高;②加大托輥槽角;③托輥設(shè)置一定的安裝支撐角;④曲線內(nèi)側(cè)面設(shè)置擋輥。

內(nèi)曲線抬高后，在膠帶和物料重力作用下，產(chǎn)生向外側(cè)分力FB+Fw;通過(guò)托輥的前傾設(shè)置，膠帶和托輥產(chǎn)生摩擦力，從而產(chǎn)生向外側(cè)分力FR。

在穩(wěn)定狀態(tài)下，膠帶張力所產(chǎn)生的向心力與膠帶和物料的重力，以及摩擦合力相平衡，即：

F=FB+FG+FR（1）

其中：F——膠帶張力S的作用下產(chǎn)生的向心合力;FB——膠帶重力所產(chǎn)生的向外側(cè)分力;Fw——物料重力所產(chǎn)生的向外側(cè)分力;FR——物料和膠帶與托輥摩擦所產(chǎn)生的向外側(cè)分。

根據(jù)本膠帶機(jī)特點(diǎn)，考慮內(nèi)曲線抬高會(huì)減少承載面的橫截面積以及保證給料時(shí)物料的對(duì)中性，內(nèi)曲線抬高角度不宜大于3°;將承載托輥的槽角加大到50°，以便于膠帶自動(dòng)居中調(diào)節(jié)，且使摩擦導(dǎo)向系數(shù)加大（摩擦導(dǎo)向系數(shù)隨托輥槽角的增加而變大），使膠帶不易跑偏;托輥橫梁開腰形安裝孔，設(shè)置托輥前傾安裝1°左右，形成一定的安裝支撐角，可產(chǎn)生糾偏力防止膠帶跑偏（有點(diǎn)類似于前傾托輥的糾偏原理）;為防止極端情況出現(xiàn)大的膠帶跑偏，在落料口相鄰處的承載托輥設(shè)置擋輥（一般5-8組承載托輥中設(shè)一組帶擋輥），目的是為了采用前面的措施不能完全防止輸送帶向內(nèi)側(cè)偏移的強(qiáng)制措施。下托輥采用V形結(jié)構(gòu)線內(nèi)曲抬高托輥，工作機(jī)理與承載托輥相似（圖4）。

本膠帶機(jī)沿鐵路連續(xù)卸料，故在弧形落料區(qū)全程設(shè)置導(dǎo)料裝置;導(dǎo)料裝置縱向總體按弧線結(jié)構(gòu)，上體與卸料溝槽底面焊接或螺栓固定，下體使用可調(diào)裙邊與膠帶成自然接觸，為防止導(dǎo)料裝置接頭端溢料，裙邊按弧線給料總體長(zhǎng)度安裝;由于曲線段的上托輥為內(nèi)側(cè)抬高結(jié)構(gòu)，故導(dǎo)料槽體兩側(cè)應(yīng)設(shè)計(jì)成不等高結(jié)構(gòu)，兩側(cè)導(dǎo)料板設(shè)成高度可調(diào)節(jié)式，保證了落料的對(duì)中性和導(dǎo)料裝置的密封性。

3應(yīng)用實(shí)例

膠帶機(jī)主要技術(shù)參數(shù)及示意圖見表1、圖5。

根據(jù)本膠帶機(jī)技術(shù)參數(shù)，內(nèi)曲線抬高角度按3°及承載托輥的槽角按50°（圖4）對(duì)轉(zhuǎn)彎段進(jìn)行了力的平衡、膠帶的容許應(yīng)力、曲線處外側(cè)膠帶不脫離托輥等三項(xiàng)核算，得出 轉(zhuǎn)彎半徑應(yīng)大于480m，故該膠帶機(jī)轉(zhuǎn)彎半徑700m滿足使用要求;實(shí)際運(yùn)行效果確實(shí)如此，膠帶機(jī)運(yùn)行時(shí)弧線給料區(qū)的膠帶均沒有明顯的跑偏。由于卸料溝位置的限制，該膠帶機(jī)頭部段有一段轉(zhuǎn)彎半徑為300m弧線（<480m），當(dāng)連續(xù)給的物料快到該弧線段時(shí)，此時(shí)該處張力較大，由于暫無(wú)物料的重力作用，膠帶跑偏有點(diǎn)嚴(yán)重，但當(dāng)該弧線段加滿物料后膠帶又自動(dòng)居中，后將該弧線的承載托輥全部設(shè)擋輥裝置并增設(shè)壓帶輥，此處短暫的膠帶嚴(yán)重跑偏得到了有效控制;這一現(xiàn)象也驗(yàn)證了轉(zhuǎn)彎膠帶機(jī)理論計(jì)算的可靠性。

4結(jié)語(yǔ)

湘貴鐵路線盧陽(yáng)站弧線給料膠帶機(jī)的成功運(yùn)行，為弧線給料的散狀屋料的轉(zhuǎn)運(yùn)提供了一個(gè)新的節(jié)能環(huán)保轉(zhuǎn)運(yùn)方式。近幾年來(lái)我國(guó)膠帶機(jī)制造商非常重視平面轉(zhuǎn)彎膠帶機(jī)的研究，在曲線膠帶機(jī)技術(shù)方面取得了很大的進(jìn)步，平面轉(zhuǎn)彎膠帶機(jī)在實(shí)際工程運(yùn)用也日益廣泛，使用領(lǐng)域也逐漸增多。對(duì)于半徑500m以上的弧線卸料站，完全可采用膠帶機(jī)作為轉(zhuǎn)運(yùn)設(shè)備的首選方案，它能簡(jiǎn)化運(yùn)輸系統(tǒng)，降低設(shè)備的投資和運(yùn)行成本，取的很好的經(jīng)濟(jì)效益。