郭 江

（霍州煤電集團呂梁山煤電有限公司方山店坪煤礦，山西 呂梁 033000）

帶式輸送機是煤礦生產(chǎn)中的主要運輸手段，輸送帶跑偏問題能占到帶式輸送機故障的36%左右，是第一大故障點（見下圖1），因此必須做好相應(yīng)問題的處理工作。

圖1 礦用帶式輸送機常見故障類型統(tǒng)計

1 礦井概況

店坪煤礦主要運輸系統(tǒng)由帶式輸送機組成。其中主斜井安裝一部1.2m強力帶式輸送機，運輸長度900m，坡度16.3°，運輸能力600t/h，擔(dān)負礦井原煤提升及人員出入；采區(qū)皮帶巷安裝一部1.2m重型皮帶，長度1200m，坡度12°，運輸能力1000t/h。帶式輸送機的跑偏問題長時間困擾該礦的正常生產(chǎn)，因此要設(shè)計應(yīng)對措施。

2 帶式輸送機結(jié)構(gòu)及跑偏故障原因分析

2.1 帶式輸送機主要結(jié)構(gòu)分析

帶式輸送機是一種摩擦驅(qū)動以連續(xù)方式運輸物料的機械，既可以進行碎散物料運輸，又可以進行成品物件運輸。帶式輸送機的主要組成結(jié)構(gòu)見下圖2所示[1]。

帶式輸送機輸送帶分為橡膠和塑料兩類。其中橡膠帶適用于工作環(huán)境溫度-15℃～40℃，物料溫度不高于50℃，運送傾角不超過24°；塑料帶相對來說對溫度要求嚴格很多，環(huán)境溫度低于10℃就會變硬，因此不適合北方地區(qū)使用[2]。

托輥是決定帶式輸送機運輸能力的指標(biāo)之一，根據(jù)布置位置不同，分為槽形托輥、平形托輥、調(diào)心托輥、緩沖托輥。其中槽形輥主要用于承載物料；調(diào)心托輥用于調(diào)整皮帶橫向位置，防止跑偏；緩沖托輥是為了減少物料沖擊。

圖2 帶式輸送機的主要結(jié)構(gòu)示意圖

2.2 帶式輸送機跑偏故障原因分析

店坪煤礦井下所用帶式輸送機由于距離較長，使用多臺電動機驅(qū)動，“U型槽式”結(jié)構(gòu)（見下圖3）。當(dāng)皮帶偏離支架中心位置即為跑偏，包括懸空于支架上方或偏離支架兩側(cè)。皮帶跑偏會大大影響運煤效率，造成物料灑落堆積，甚至撕裂皮帶[3]。通過分析，店坪煤礦帶式輸送機跑偏原因如下：

（1）托輥質(zhì)量問題

如下圖3所示，帶式輸送機正常運轉(zhuǎn)時，位于同一截面的A、B、C三個托輥應(yīng)該同步運轉(zhuǎn)，保證皮帶向正前方移動。但在運轉(zhuǎn)時，往往會出現(xiàn)個別托輥“慢半拍”的情況，使該處的摩擦力較大，長時間運轉(zhuǎn)其影響逐步擴大，使皮帶受力越來越不均，最終造成皮帶跑偏問題[4]。

圖3 帶式輸送機剖面圖

（2）運輸機安裝偏差

店坪煤礦井下所用帶式輸送機功率大、距離長，因此安裝工作繁重。而且井下巷道地形復(fù)雜，帶式輸送機對地面平整度要求很高，因此稍有不注意，就會造成托輥位置存在偏差。雖然運輸大巷受開采擾動影響小，但是不能保證圍巖無絲毫影響，一旦圍巖出現(xiàn)偏移，運輸機不能保證平穩(wěn)。這種偏差很難糾正，只能盡量保證降低外界環(huán)境影響[5]。

（3）落煤偏差及機械振動

煤塊被采煤機割下后，其粒度并不統(tǒng)一，而且中間夾雜矸石，重量存在很大差別。當(dāng)煤塊由刮板輸送機落入帶式輸送機，不能保證（尤其是大塊煤）恰好均落在“U型槽”中間位置，這就會使兩側(cè)托輥受力不一，長此以往必然發(fā)生跑偏。帶式輸送機在工作過程中會出現(xiàn)機械振動，當(dāng)達到一定振幅后，皮帶也會跑偏。

3 防止帶式輸送機跑偏故障優(yōu)化設(shè)計措施分析

（1）優(yōu)化滾筒形狀設(shè)計

皮帶輸送機距離越長，其產(chǎn)生的張力越大，而這就會容易使皮帶產(chǎn)生“橫移”情況。為了使盡可能多的張力保持一定的對中特性，可以將常見的水平滾筒優(yōu)化設(shè)計為“中間較粗，兩端較細的鼓形結(jié)構(gòu)”（見下圖4）。理論上分析：中間凸起越明顯，皮帶自動對中性越好。但所帶來的不利影響是中間部位的皮帶受力始終最大，影響皮帶材料壽命。所以最大鼓度可參照下表1所示[6]。

表1 不同類型皮帶滾筒最大鼓度

圖4 鼓形滾筒示意圖

（2）安裝隨動式斜墻擋板

皮帶發(fā)生跑偏的根本原因是兩側(cè)受到了不均衡力，為了消除這個跑偏力，可以在滾筒兩側(cè)安裝隨動式斜墻擋板，當(dāng)皮帶發(fā)生偏移壓迫擋板時，擋板可以產(chǎn)生相應(yīng)的反向力去中和跑偏力。為了避免“強硬矯正”對皮帶產(chǎn)生損壞，讓擋板隨著滾筒一起轉(zhuǎn)動，減小對皮帶的滑動摩擦力。

擋板若只是垂直于滾筒面設(shè)置，不但不能抵消偏移力，還會增加皮帶因過度擠壓而上滑的趨勢；而若擋板坡度太小，則對偏移力抵消程度太小，達不到糾偏效果。因此必須對角度a進行合理設(shè)計，參考公式見（1）。煤礦井下帶式輸送機由于功率較大，理論計算其斜墻擋板合理角度范圍為15° ～23°。

式中：

Fx-皮帶對中力；

Fy-滾筒對皮帶的支撐力。

（3）積極改進帶式輸送機驅(qū)動裝置

在帶式輸送機所有結(jié)構(gòu)中，驅(qū)動裝置（電動機）是動力源，若改進動力源則可以從根本上解決跑偏問題。目前帶式輸送機大部分采用頭部、尾部雙驅(qū)動模式，而電動機一旦啟動為定速運轉(zhuǎn)，無法主動做出調(diào)整，因此可以引進變頻電動機作為驅(qū)動裝置。

將頭部和尾部的電動機分為左、右兩個，分開但是大部分時間同步運行，且電動機能在一定范圍內(nèi)變頻運行（即速度可以降低）。當(dāng)某處皮帶出現(xiàn)跑偏問題時，相應(yīng)的傳感器將偏左或偏右信息傳遞給控制器，控制器進而控制左或右側(cè)的電動機轉(zhuǎn)動速度降低，通過主動方式來調(diào)節(jié)跑偏問題。例如皮帶向右偏，可以降低左側(cè)電機轉(zhuǎn)速，皮帶會被拽到中心位置，而一旦位置復(fù)原，左、右兩電機轉(zhuǎn)速又會重新同步。

圖5 左、右雙變頻電機動力模式

4 結(jié)語

帶式輸送機跑偏問題受多種因素影響，如果是受環(huán)境影響，那應(yīng)當(dāng)排除環(huán)境中的不利因素，而如果是人為因素，應(yīng)當(dāng)積極杜絕。經(jīng)驗表明：日常管理和維護工作對帶式輸送機良好運行、增長壽命等均有著直接影響，因此應(yīng)從購買、安裝、維護、使用中積極探索和改進，形成一套行之有效的管理辦法。