宋 濤

（同煤集團(tuán)永定莊煤業(yè)公司安監(jiān)站， 山西 大同 037024）

引言

皮帶運(yùn)輸機(jī)是一種運(yùn)輸裝置，由電機(jī)提供動(dòng)力，利用滾筒與輸送帶之間的摩擦力來(lái)運(yùn)載物體。皮帶運(yùn)輸機(jī)由于運(yùn)輸量大、距離長(zhǎng)、穩(wěn)定可靠、構(gòu)造簡(jiǎn)單且適應(yīng)能力強(qiáng)而被各行各業(yè)廣泛使用，尤其在煤礦井下生產(chǎn)中更是擔(dān)負(fù)著無(wú)可替代的作用。在實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用過(guò)程中，當(dāng)滾筒與皮帶面之間摩擦力減小，或者所承載的物料過(guò)重時(shí)，皮帶可能發(fā)生打滑而不能傳遞牽引力，從而對(duì)生產(chǎn)造成影響和產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)損失。為了確保皮帶運(yùn)輸機(jī)運(yùn)輸過(guò)程中的穩(wěn)定性，拉緊裝置往往是必不可少的部件，它既能避免輸送帶下垂而致使所運(yùn)輸物品掉落，同時(shí)也能基于具體運(yùn)輸工況而彌補(bǔ)輸送帶伸長(zhǎng)量的變化問(wèn)題，從而確保皮帶運(yùn)輸機(jī)可靠運(yùn)轉(zhuǎn)[1]。然而不同工況適合的拉緊方式存在顯著不同。

1 皮帶運(yùn)輸機(jī)拉緊方式的分類

1.1 螺桿式拉緊類型

螺桿式拉緊類型如圖1所示，可知螺桿式拉緊類型的張緊滾筒設(shè)計(jì)在皮帶運(yùn)輸機(jī)尾端的架子上，當(dāng)需要變化皮帶張緊度時(shí)，利用特定工具調(diào)節(jié)皮帶螺桿的伸長(zhǎng)量，從而控制張緊滾筒移動(dòng)，進(jìn)而達(dá)到調(diào)控皮帶運(yùn)輸機(jī)張緊程度的目的[2]。螺桿式拉緊類型構(gòu)造較為簡(jiǎn)單，成本低，但是張緊滾筒往往會(huì)隨著時(shí)間而移動(dòng)位置，導(dǎo)致張緊程度隨時(shí)間延長(zhǎng)而下降。該裝置適合應(yīng)用在對(duì)張緊精確度不高、張緊力要求較小、皮帶作業(yè)時(shí)間有限的皮帶運(yùn)輸機(jī)。

1.2 水平拉伸式張緊類型

皮帶運(yùn)輸機(jī)水平拉伸式張緊裝置如圖2所示。由圖2可知，該裝置將張緊滾筒安裝在可移動(dòng)小車上，外加荷載通過(guò)滑輪組始終連接小車確保張緊力的大小和方向保持不變，其最大張緊程度取決于外加荷載的重量。皮帶運(yùn)輸機(jī)拉伸式張緊裝置構(gòu)造較為簡(jiǎn)單，后期投入維護(hù)小，但裝置占地體間較大，安裝調(diào)試較為復(fù)雜，因此，該裝置多用于長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)輸物料、運(yùn)輸距離長(zhǎng)且運(yùn)載功率較大的皮帶運(yùn)輸機(jī)[3]。

圖1 螺桿式拉緊類型

圖2 拉伸式張緊裝置

1.3 豎直拉伸式張緊類型

皮帶運(yùn)輸機(jī)豎直拉伸式張緊裝置如下頁(yè)圖3所示。由圖3可知，豎直拉伸式張緊裝置同樣通過(guò)外加荷載來(lái)拉伸張緊滾筒從而完成對(duì)運(yùn)輸皮帶的張緊，和水平拉伸式張緊裝置不同的是它并不需要移動(dòng)小車，而是通過(guò)兩個(gè)支撐滾筒改變皮帶運(yùn)轉(zhuǎn)方向，方向由水平轉(zhuǎn)變?yōu)樨Q直，再通過(guò)外加荷載對(duì)張緊滾筒進(jìn)行豎直拉伸。這種裝置較水平拉伸式張緊裝置而言，占地空間小，但是由于持續(xù)對(duì)張緊滾筒實(shí)施外加荷載，無(wú)疑增加了設(shè)備的耗損率，增加成本投入，縮短了皮帶使用壽命。

圖3 豎直拉伸式張緊裝置

1.4 絞車式拉緊類型

絞車式拉緊類型由速度控制器、停車器、鋼絲纜繩、皮帶滾筒等部件構(gòu)成，通過(guò)在皮帶運(yùn)輸機(jī)上安裝張力測(cè)定傳感器，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)皮帶運(yùn)輸機(jī)的張緊程度。一旦張緊程度改變，且超過(guò)所設(shè)定的正常范圍時(shí)，絞車式拉緊類型即能迅速作出反應(yīng)，基于當(dāng)前工況及時(shí)作出準(zhǔn)確判斷，重新核定皮帶機(jī)張力以保證輸送機(jī)正常生產(chǎn)。絞車式拉緊類型可以基于具體工況實(shí)時(shí)調(diào)控皮帶拉緊程度，是目前較為理想的拉緊類型，然而由于傳感器可靠性問(wèn)題及傳送信號(hào)傳輸速度等因素的制約，絞車式拉緊類型有時(shí)會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤動(dòng)作指示，從而影響皮帶拉緊效果。

1.5 液壓拉緊類型

液壓拉緊類型如圖4所示。由圖4可知，液壓拉緊類型通過(guò)液壓能為皮帶提供張緊力，能夠根據(jù)皮帶運(yùn)輸機(jī)的荷載變化實(shí)時(shí)反饋調(diào)節(jié)。該裝置反應(yīng)動(dòng)作快，能有效避免皮帶啟動(dòng)和運(yùn)行過(guò)程中的打滑、運(yùn)行不平穩(wěn)等情況，張緊程度能夠始終保持較高水平。液壓拉緊類型能夠控制皮帶的正常生產(chǎn)張緊力是啟動(dòng)張緊力的0.7～0.8倍，運(yùn)輸過(guò)程平穩(wěn)，除此之外，其還能遠(yuǎn)程調(diào)控張緊類型。

圖4 液壓拉緊類型

2 某礦607皮帶運(yùn)輸機(jī)拉緊方式的優(yōu)化

由于最初設(shè)計(jì)時(shí)主要考慮到空間限制的原因，某礦607皮帶運(yùn)輸機(jī)采用中部豎直拉升式張緊類型，結(jié)果在后期1年的試驗(yàn)運(yùn)行過(guò)程中，出現(xiàn)4次機(jī)電事故，影響生產(chǎn)運(yùn)行，造成了不必要的經(jīng)濟(jì)損失。607皮帶運(yùn)輸機(jī)主要由驅(qū)動(dòng)裝置、滾筒、皮帶架、運(yùn)輸皮帶、拉緊裝置及其他保護(hù)裝置組成。它的運(yùn)輸能力為6000t/h，皮帶機(jī)傾角為13°，皮帶寬度為1.8m，帶速設(shè)定為4.2 m/s。皮帶運(yùn)輸距離可達(dá)160 m，運(yùn)輸皮帶長(zhǎng)度為328 m，皮帶的安全系數(shù)為0.95。皮帶運(yùn)輸機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中具有一定的慣性，因此在進(jìn)行皮帶拉緊調(diào)控時(shí)往往要考慮運(yùn)載物體重量，以保證運(yùn)輸物體不會(huì)和皮帶發(fā)生打滑。皮帶的安全系數(shù)m計(jì)算公式如下：

式中，P為皮帶運(yùn)輸機(jī)的荷載量，t/h；L為皮帶的寬度，mm；F為運(yùn)輸皮帶的最大承載力。

使用中部豎直拉升式張緊類型，如圖5所示可知，張緊滾筒安設(shè)在皮帶機(jī)架上，而皮帶機(jī)架與外加荷載連接為一個(gè)整體，皮帶機(jī)架在支撐滾筒的支護(hù)下，在外加荷載作用下沿著豎直軌道上下運(yùn)動(dòng)，從而確保皮帶運(yùn)輸機(jī)有一定的張緊力。在使用過(guò)程中，存在部分問(wèn)題嚴(yán)重制約礦井的高效生產(chǎn)運(yùn)輸任務(wù)，具體如下：

圖5 607皮帶運(yùn)輸機(jī)拉緊方式

1）拉緊類型維護(hù)任務(wù)重。這種拉緊方式需要配備3個(gè)滾筒，其中1個(gè)用于拉緊使用，另2個(gè)用于支撐支架，因此給設(shè)備檢修及后期維護(hù)增加了巨大的工作量。

2）拉緊類型維護(hù)難度高。外加重物荷載處于張緊裝置下方，該位置空間環(huán)境較為惡劣，張緊裝置的兩端軸承處在半空中，保養(yǎng)比較困難，檢修人員需要攜帶專用工具進(jìn)行檢查，還需要攀爬作業(yè)，安全隱患較大。

3）拉緊類型故障頻發(fā)。由于保養(yǎng)難度大，部分抱有僥幸心理的操作人員對(duì)設(shè)備的定期保養(yǎng)不能達(dá)到規(guī)定要求，尤其是潤(rùn)滑不到位，這有可能引發(fā)機(jī)電事故災(zāi)害。張緊滾筒由于所處的空間位置極其惡劣，飄散的煤粉塵會(huì)增加軸承損壞，從而導(dǎo)致機(jī)電故障率增加。滾筒與導(dǎo)軌兩端存在一定距離的間隙，當(dāng)皮帶運(yùn)輸機(jī)在高負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，拉緊裝置有可能會(huì)出現(xiàn)左、右擺動(dòng)的情況，從而引起皮帶運(yùn)輸機(jī)發(fā)生跑偏。另外，該間隙內(nèi)容易積聚粉塵，產(chǎn)生大量煤泥，長(zhǎng)時(shí)間不清理的話會(huì)導(dǎo)致皮帶損壞，致使輸送帶的使用壽命大幅衰減，生產(chǎn)成本高。

為解決現(xiàn)有中部拉緊系統(tǒng)和607工作面具體工況的不匹配問(wèn)題，結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際情況和井下布置狀況，考慮將607工作面變?yōu)闄C(jī)尾拉伸式張緊裝置，首先將現(xiàn)有的中部拉緊系統(tǒng)徹底拆掉，然后在機(jī)尾處安設(shè)拉緊系統(tǒng)，即在尾端處增設(shè)可移動(dòng)小車，并和末端滾筒連接固定，此時(shí)在小車下方鋪設(shè)能使其前后運(yùn)移的軌道，通過(guò)鋼絲纜繩將小車、3組滑輪及外加荷載連接，這樣在外加荷載的重力拉伸下，能夠保證張緊的穩(wěn)定性，提高工作性能。在改進(jìn)皮帶機(jī)的拉緊方式后，試驗(yàn)運(yùn)行6個(gè)月，未曾發(fā)生機(jī)電事故，工人檢修過(guò)程中消耗時(shí)間減少，后期成本投入明顯減少，安全性得以提高。

3 結(jié)論

較之前拉緊方式優(yōu)化后的拉緊方式優(yōu)勢(shì)顯著，具體體現(xiàn)為：滾筒數(shù)量減少為3個(gè)，皮帶運(yùn)輸機(jī)能夠有效避免多次彎曲轉(zhuǎn)向，使用壽命明顯延長(zhǎng)，能有效節(jié)約生產(chǎn)投入；設(shè)備維護(hù)量明顯減少，不僅能夠降低操作人員的工作強(qiáng)度，提高設(shè)備運(yùn)行質(zhì)量，而且設(shè)備維護(hù)更加方便安全；滾筒破損率明顯降低，軸承損壞也明顯減少，設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中振動(dòng)率相對(duì)減小，皮帶運(yùn)輸機(jī)跑偏問(wèn)題得以徹底解決，輸送機(jī)皮帶撕裂發(fā)生率顯著降低，大大提高了輸送機(jī)使用壽命，增加了經(jīng)濟(jì)效益。