武小龍

（山西汾西礦業(yè)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司柳灣煤礦機(jī)修廠， 山西 孝義 032303）

引言

皮帶輸送機(jī)具備輸送量大、操作簡(jiǎn)便以及運(yùn)輸成本低等優(yōu)勢(shì)，在距離較長(zhǎng)的工作面中往往需要使用多臺(tái)皮帶輸送機(jī)，因此需要對(duì)皮帶輸送機(jī)進(jìn)行搭接，但搭接處很容易導(dǎo)致煤炭拋落，對(duì)搭接處下面的皮帶機(jī)托輥造成嚴(yán)重的沖擊，增加托輥所承受的載荷，嚴(yán)重影響皮帶的使用壽命。雖然多數(shù)煤礦企業(yè)對(duì)皮帶輸送機(jī)進(jìn)行了改進(jìn)，但托輥損壞問(wèn)題并未得到徹底解決。由此，研究緩沖托輥的改進(jìn)措施具備十分重要的意義。

1 緩沖托輥類型及作用

緩沖托輥主要分為緩沖圈型、強(qiáng)力緩沖型、彈簧板型等類型，其可以有效減輕帶式輸送機(jī)受料處落料對(duì)輸送機(jī)的沖擊，具備耐磨損性能。安裝期間，企業(yè)應(yīng)遵循以下幾種原則，一是需要提高安裝密度；二是技術(shù)人員需要定期檢查，及時(shí)更換損壞的托輥，對(duì)于落料距離較大的輸送帶還需要安裝緩沖鎖氣器。在選購(gòu)緩沖托輥時(shí)應(yīng)重點(diǎn)注意托輥承載軸的承載能力、抗沖擊性能、防塵性能以及靈活度等方面。且在種類選擇方面，當(dāng)?shù)V井物料差大于6m時(shí)應(yīng)使用緩沖托輥，以充分降低物料對(duì)皮帶輸送機(jī)的沖擊力度，防止皮帶被硬物撕裂。

2 帶式輸送機(jī)搭接方式

當(dāng)井下開(kāi)采運(yùn)輸大巷的距離較短時(shí)，一般利用一臺(tái)皮帶運(yùn)輸機(jī)便可以完成煤炭運(yùn)輸工作。若運(yùn)輸大巷距離在千米以上且存在拐彎時(shí)，則必須使用兩條以上的皮帶運(yùn)輸機(jī)才可以完成煤炭的運(yùn)輸工作，此時(shí)皮帶運(yùn)輸機(jī)之間需要進(jìn)行搭接。目前多數(shù)礦井開(kāi)采期間均存在皮帶運(yùn)輸機(jī)搭接問(wèn)題，且常使用直線搭接以及有角度搭接等兩種方式，具體情況如圖1所示。

圖1 皮帶運(yùn)輸機(jī)搭接示意圖

3 改進(jìn)緩沖托輥的必要性

由上所知，皮帶運(yùn)輸機(jī)搭接處拋落的煤炭會(huì)產(chǎn)生較大的沖擊力，且這種沖擊力主要取決于皮帶運(yùn)輸機(jī)搭接高度、皮帶運(yùn)輸機(jī)運(yùn)行速度、煤炭自身質(zhì)量以及煤炭塊棱角等四方面因素。對(duì)此保護(hù)托輥的關(guān)鍵在于減小煤炭的沖擊力，有效控制上述四種因素。但改變皮帶長(zhǎng)度、運(yùn)行速度以及煤炭等方面存在較多的限制因素，為了有效降低托輥的破壞率，提高煤炭的運(yùn)輸效率，礦井企業(yè)應(yīng)改進(jìn)搭接處的緩沖托輥，以確保礦井運(yùn)輸工作的順利進(jìn)行。

實(shí)際運(yùn)輸過(guò)程中，皮帶運(yùn)輸機(jī)搭接處安裝的托輥具備一定的緩沖作用，因此也常被稱作緩沖托輥。為了降低對(duì)皮帶運(yùn)輸機(jī)的損壞程度，往往通過(guò)在托輥外表面套上橡膠圈的方法增加其緩沖性能，以防其出現(xiàn)破壞問(wèn)題，具體如圖2所示。

但僅通過(guò)增加橡膠圈的方法依然無(wú)法大幅度提高緩沖托輥的緩沖性能，不能滿足預(yù)期的運(yùn)輸效果。對(duì)此，還應(yīng)對(duì)緩沖托輥進(jìn)行更大的改進(jìn)，以切實(shí)提供其緩沖性能與承載能力，降低企業(yè)的運(yùn)輸成本。

4 緩沖托輥改進(jìn)設(shè)計(jì)案例分析

圖2 常見(jiàn)緩沖托輥示意圖

華天津煤炭碼頭有限責(zé)任公司于1997年3月成立于天津市塘沽區(qū)，自投產(chǎn)以來(lái)，其在做好煤炭生產(chǎn)的同時(shí)不斷改進(jìn)機(jī)械設(shè)備，使設(shè)備始終處于良好的運(yùn)行狀態(tài)。由于煤礦運(yùn)輸距離較長(zhǎng)，企業(yè)采用了多臺(tái)帶式輸送機(jī)，且在地面導(dǎo)料槽處安裝了多個(gè)緩沖托輥支架。煤炭生產(chǎn)期間，帶式輸送機(jī)搭接處經(jīng)常發(fā)生煤炭脫落問(wèn)題，為了降低托輥的損壞程度，提高作業(yè)效率，對(duì)緩沖輥進(jìn)行改進(jìn)。

4.1 緩沖托輥改進(jìn)原理

改進(jìn)皮帶輸送機(jī)緩沖托輥主要在原設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上進(jìn)行，利用曲柄滑塊提高托輥的緩沖保護(hù)性能及承載能力，具體如圖3所示。

圖3 緩沖托輥改進(jìn)設(shè)計(jì)原理圖

為了有效緩解搭接處煤炭拋落產(chǎn)生的沖擊力，應(yīng)在L2滑桿上安裝緩沖彈簧，這樣L1在順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，L2滑桿會(huì)隨之下滑，上面安裝的彈簧也會(huì)受到壓縮，從而有效緩解了煤炭的沖擊力，降低了皮帶與托輥的損壞程度。除此之外，還應(yīng)增大托輥的承載力以有效降低其損壞率。

4.2 設(shè)計(jì)方案

根據(jù)上述改進(jìn)原理，企業(yè)對(duì)緩沖托輥進(jìn)行了有效改進(jìn)，在托輥下方安裝緩沖彈簧，改進(jìn)后的緩沖托輥如圖4所示。

在改進(jìn)之后，托輥?zhàn)陨碇亓κ沟脧椈杀粔嚎s于兩個(gè)擋片之間，保持平衡。之后技術(shù)人員設(shè)計(jì)彈簧的倔強(qiáng)系數(shù)便可以確保彈簧的緩沖作用。改進(jìn)后托輥緩沖過(guò)程如下，當(dāng)搭接處煤炭拋落時(shí)，皮帶會(huì)受到一定強(qiáng)度的沖擊力，且這種力量也會(huì)傳遞至托輥，若沒(méi)有緩沖彈簧作用，托輥會(huì)直接承受剛性壓力，從而很容易損壞。而增加緩沖彈簧后，當(dāng)托輥受到皮帶壓力時(shí)，會(huì)形成緩沖空間，此時(shí)托輥承重的荷載力要遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于改進(jìn)之前的承載力。由此看出，托輥改進(jìn)主要采用了彈簧的二次緩沖作用，不需要改進(jìn)托輥的原有結(jié)構(gòu)，降低了企業(yè)的維修成本。

4.3 強(qiáng)度校核

搭接處煤炭拋落對(duì)緩沖托輥產(chǎn)生的沖擊力主要由皮帶運(yùn)輸機(jī)搭接高度H、皮帶運(yùn)輸機(jī)運(yùn)行速度V、煤炭自身質(zhì)量Q以及煤炭塊棱角A等因素決定。由于煤炭棱角測(cè)量缺乏既定標(biāo)準(zhǔn)，因此在強(qiáng)度校核時(shí)僅考慮搭接高度H、運(yùn)行速度V以及煤炭自身重量Q等因素。

圖4 改進(jìn)后的緩沖托輥示意圖

首先應(yīng)計(jì)算靜態(tài)下的沖擊力，結(jié)果為523.5 N，據(jù)此計(jì)算回程分支載荷為778.5N。同時(shí)，為了保障彈簧具備足夠彈力，應(yīng)有效調(diào)節(jié)其壓縮量。皮帶輸送機(jī)運(yùn)行速度會(huì)直接影響沖擊力，對(duì)此，企業(yè)還應(yīng)確定皮帶運(yùn)輸機(jī)的合理運(yùn)速，并適當(dāng)降低運(yùn)輸機(jī)的搭接高度，以有效減少煤炭對(duì)皮帶與托輥產(chǎn)生的沖擊力。雖然改進(jìn)這三方面也可以減少煤炭沖擊力，但效果并不顯著。由此，企業(yè)應(yīng)提高緩沖托輥的承載力，上述已經(jīng)確定了皮帶的靜態(tài)沖擊力，之后根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)情況，選擇參數(shù)計(jì)算動(dòng)態(tài)載荷，結(jié)果為736.8N，分支載荷為1 062.2N。據(jù)此得出總承載能力為3 101.0N，為了提高托輥沖擊能力，其承載能力應(yīng)高于3 101.0N。

4.4 改進(jìn)效果

自改進(jìn)緩沖托輥后，皮帶運(yùn)輸機(jī)始終運(yùn)行良好，沒(méi)有出現(xiàn)損壞問(wèn)題，這表明改進(jìn)合理，滿足實(shí)際生產(chǎn)需求。

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)增加緩沖彈簧的改進(jìn)措施調(diào)整緩沖托輥的原有結(jié)構(gòu)，以增強(qiáng)帶式輸送機(jī)的運(yùn)行載荷。實(shí)踐證明，此種改進(jìn)方法可以有效避免托輥受到損壞，并在提高帶式輸送機(jī)運(yùn)行效率的同時(shí)，減少了維修成本，提高了經(jīng)濟(jì)效益。