倪 帥

（陽泉煤業(yè)集團有限責任公司一礦， 山西 陽泉 045000）

引言

井下帶式輸送機作為煤炭、礦石開采過程中極其重要的運輸裝置，不僅輸送能力大、運輸距離遠、工作平穩(wěn)可靠、運輸效率高，而且結構組成簡單、電能消耗低、安裝調試方便和日常維護維修、應用環(huán)境要求較低等，近年來在礦山開采領域得到了廣泛的應用[1-4]。陽煤一礦井下北翼主皮帶承擔著礦井內一半以上的運輸任務，輸送機能否穩(wěn)定運行直接關系著整個礦山的經濟效益，備受各級領導的關注。但是該帶式輸送機在運行過程中受到井下地壓差異、粉塵、腐蝕等惡劣環(huán)境的影響，經常出現(xiàn)輸送帶跑偏的問題，導致輸送帶磨損，并且跑偏問題越嚴重，磨損越劇烈，同時也會引發(fā)輸送機側輥和托輥的磨損、礦石的散落、輸送帶破裂等問題[5-6]。為了保證井下帶式輸送帶能夠連續(xù)可靠運行，避免生產過程中出現(xiàn)跑偏問題，設計可靠的輸送帶糾正裝置具有重要的意義。

1 井下帶式輸送機的組成及跑偏原因

井下帶式輸送機的組成部件包括輸送帶、驅動裝置、制動裝置等，其中輸送帶不僅需要承受礦石的重量或沖擊，而且還為礦石的連續(xù)輸送提供牽引力，可謂是整個輸送機能否正常穩(wěn)定運行的關鍵部件。跑偏問題的原因極其復雜，涉及的影響因素較多，追究其根本原因都是輸送帶運行過程中承受了不均勻載荷。井下帶式輸送機輸送帶承受不均勻載荷的原因如下：輸送帶質量存在問題，其中接頭不正會導致輸送帶在連續(xù)運轉過程中出現(xiàn)跑偏問題，表現(xiàn)在以下兩個方面：第一是輸送帶制造過程中內部各個抗拉體之間的預應力不一致，導致輸送帶本身扭曲不直或者應力不均等，連續(xù)運轉過程中就會出現(xiàn)橫向力作用，第二是輸送帶接頭與整個輸送機的運動方向中線未垂直，也會導致輸送帶的跑偏；輸送機機架安裝質量存在水平方向偏差，導致滾筒、托輥中心線與輸送帶中心線錯位，出現(xiàn)輸送帶跑偏問題，機架豎直方向偏差也會導致輸送帶跑偏問題；傳動滾筒加工質量存在偏差也會出現(xiàn)輸送帶跑偏問題；井下帶式輸送機運行過程中的偏載也是出現(xiàn)跑偏問題的主要原因。

2 常規(guī)跑偏問題的處理措施

輸送帶跑偏問題預防措施主要涉及兩種，一是主動防跑偏，即嚴格執(zhí)行設備說明要求進行集成調試和維護保養(yǎng)，使輸送帶工作中保持在可控的范圍；二是被動防范，采用防跑偏裝置對輸送帶進行約束控制。目前輸送帶跑偏問題的糾正大多采用調心托輥，其實現(xiàn)糾偏的機理主要依靠輸送帶跑偏對側輥產生較大的摩擦力，帶動調心輥子滾動，為輸送帶提供糾偏所需的反向力，推動輸送帶復位，沿縱向中心線繼續(xù)運轉。該方法對于輸送帶能夠起到糾偏效果，但是穩(wěn)定性較差，無形中也增加了輸送帶的運行阻力，增加了輸送機的能源消耗。調心托輥糾偏裝置如圖1所示。

圖1 調心托輥糾偏裝置

3 新型糾偏裝置關鍵部件的設計

3.1 結構特點和動作原理

新型糾偏裝置的結構組成包括檢驅輪組件、復合油泵、調心托輥、集成梁和液壓缸等，具體結構的裝配關系見下頁圖2。其中檢驅輪是在輸送帶出現(xiàn)跑偏時，由輸送帶邊緣帶動其旋轉為復合油泵提供動力；復合油泵產生高壓油推動液壓缸運行；調心托輥固定在調心托輥架上，調心托輥架與機架之間可以轉動；集成梁主要支撐上述各個組件，保證各就其位，正常運行，互不干涉；液壓缸的作用主要是為調心托輥架的旋轉提供動力，使調心托輥與輸送帶之間產生糾偏力糾正輸送帶的跑偏問題。

糾偏裝置的動作原理如下：井下帶式輸送機在運行過程當中，一旦輸送帶出現(xiàn)跑偏就會與跑偏一側的檢驅輪接觸，在摩擦力的作用下帶動檢驅輪旋轉，進而驅動糾偏裝置中的復合油泵。復合油泵將高壓油輸送至液壓缸進而驅動調心托輥架旋轉，帶動調心托輥旋轉產生糾偏力，用于輸送帶跑偏問題的糾正。當輸送帶縱向中心線與輸送機運行方向中心線重合時，輸送帶邊緣脫離檢驅輪，液壓系統(tǒng)停止工作，糾偏裝置恢復至初始狀態(tài)。

圖2 糾偏裝置示意圖

3.2 新型糾偏裝置中液壓系統(tǒng)的設計

糾偏裝置液壓控制原理如圖3所示，該裝置主要由1個單桿腔液壓缸、1個三位五通換向閥、2個溢流閥、2個復合油泵組成。輸送帶未跑偏時，三位五通閥處于中位，兩個液壓缸均不工作。當輸送帶向左跑偏時，輸送帶左邊緣與檢驅輪接觸使其旋轉，驅動復合油泵輸出液壓油，首先使三位五通換向閥克服彈簧阻力右移，左位工作，將高壓油輸入液壓缸無桿腔內，活塞桿伸出推動調心托輥架偏轉一定角度，調心托輥產生向右的糾偏力，推動輸送帶重新回到運動中心位置。當輸送帶向右跑偏時，輸送帶右邊緣與檢驅輪接觸使其旋轉，驅動復合油泵輸出液壓油，首先使三位五通換向閥克服彈簧阻力左移，右位工作，將高壓油輸入液壓缸有桿腔內，活塞桿縮回拉動調心托輥架偏轉一定角度，調心托輥產生向左的糾偏力，推動輸送帶重新回到運動中心位置。

圖3 液壓系統(tǒng)工作原理示意

3.3 新型糾偏裝置中關鍵件的選型設計

3.3.1 液壓缸

液壓缸是機械結構中實現(xiàn)直線往復運動較為常用的元件，其在傳遞運動過程中不需要連接減速器等裝置，結構緊湊、運動無間隙、精度較高。根據井下帶式輸送機調心輥子支架旋轉阻力，確定液壓缸的型號為HOB型法蘭式拉桿液壓缸，如圖4所示，具體規(guī)格尺寸如下：缸徑為Φ40 mm、桿徑為Φ25 mm、法蘭連接螺栓為M12 mm、端頭連接螺紋為M22 mm×1.5 mm、推力1.8 t，能夠滿足輸送帶糾偏裝置的設計要求。

圖4 HOB型法蘭式拉桿液壓缸

3.3.2 復合油泵

復合油泵的突出特點是不需要設置外部液壓油箱，應用液壓油路內部的液壓油即可實現(xiàn)液壓油的流動，結構極為緊湊，大大提高了結構的環(huán)境適應性，降低了裝置的維護成本，避免了因為液壓油的泄露導致周圍環(huán)境的污染。此處復合油泵如圖5所示，型號選擇為CBS-D系列，其額定輸出壓力為10 MPa，轉速范圍0～1 200 r/min，滿足新型糾偏裝置的要求。

圖5 復合油泵

4 應用效果

為了驗證新型糾偏裝置的應用效果，在陽煤一礦礦井下15號煤北翼主皮帶使用了該裝置近半年的時間，跟蹤觀察發(fā)現(xiàn)輸送機工作過程中輸送帶跑偏的問題得到了有效的改善，大大提高了井下帶式輸送機運行的可靠性。與此同時也降低了井下帶式輸送機維修人員的勞動強度，延長了輸送帶的使用壽命，提高了井下帶式輸送機的運輸效率。新型糾偏裝置的使用還增強了井下帶式輸送機適應惡劣工作環(huán)境的能力，極大地提高了企業(yè)的經濟效益。