魏 強

（山西晉神沙坪煤業(yè)有限公司，山西 河曲 036500）

帶式輸送機的組成包括輸送帶、托輥、機架、滾筒、驅(qū)動電機、張進器和傳動設備等。由于井下作業(yè)條件惡劣復雜，運輸帶在運行過程中容易出現(xiàn)負荷不均衡、跑偏、無效摩擦增大、兩端受力不均、外力沖擊等問題。這些原因會導致輸送帶在長期運行過程中疲勞、磨損甚至斷裂，安裝、更換帶式輸送機及輸送帶就是經(jīng)常性工作。輸送帶通常長度較大，質(zhì)量重，安裝困難，因此，設計一套輸送帶自動收放裝備可以有效提高安裝效率，解決這一難題。

1 輸送帶安裝、更換存在的問題

目前礦井在輸送帶的安裝及更換時，首先將輸送帶放在預定的安裝位置，然后采用多臺大功率葫蘆鏈輪將整卷新的輸送帶吊起，利用絞車連接輸送帶將其拉出來直至皮帶輸送機的另一側(cè)進行安裝。在輸送帶的起吊和拖放時要嚴格按照安全技術(shù)措施安全施工，并嚴格按照皮帶中線進行施工，誤差不能超過5 cm。可見，在輸送帶的安裝過程中需要多人多系統(tǒng)配合，安裝時間長，勞動強度大，效率低，且安全管控環(huán)節(jié)多，難以保證安全。

2 自動卷帶收放裝備的設計原理

本次研究的輸送帶自動卷帶收放裝備，是在充分利用鏟運機的基礎上，通過鏟運機快速更換設備和液壓驅(qū)動卷帶收放設備組合而成的，其裝備示意圖見圖1。首先通過快速更換設備將鏟運機和卷帶機收放設備進行物理連接，然后利用鏟運機的液壓系統(tǒng)與液壓驅(qū)動的快速更換設備相連接，為后者提供動力。通過調(diào)整鏟運機的鏟臂高度，可以直接在地上安裝輸送帶卷筒，無需利用葫蘆鏈輪進行起吊，可以通過調(diào)整輸送帶卷筒高度以適應不同的安裝需要，省時省力，便于操作。該裝備不但能夠快速進行新皮帶的安裝，還可以對廢舊皮帶快速回收，并通過鏟運機運送至指定位置。當輸送帶安裝結(jié)束后，鏟運機可迅速拆掉快速更換設備，不影響其進行其他作業(yè)。

3 卷帶收放裝置結(jié)構(gòu)組成

卷帶收放設備主要由支撐裝置、液壓驅(qū)動系統(tǒng)和傳動系統(tǒng)組成。其中支撐裝置采用框架式支撐，由快速更換支架、橫桿和支撐支架3 部分組成。液壓驅(qū)動系統(tǒng)主要由液壓馬達、液壓系統(tǒng)和快速連接管件組成。傳動系統(tǒng)主要包括減速機、主動旋轉(zhuǎn)機構(gòu)和從動旋轉(zhuǎn)機構(gòu)。收放裝置示意圖見圖2。

圖1 自動卷帶收放裝備示意圖

圖2 輸送帶卷帶收放裝置

3.1 旋轉(zhuǎn)機構(gòu)設計方案

主動旋轉(zhuǎn)機構(gòu)的動力由鏟運機提供，通過快速連接管件使鏟運機油缸接頭和液壓驅(qū)動系統(tǒng)快速連接，為液壓馬達提供動力。液壓馬達通過減速機調(diào)速后連接主動旋轉(zhuǎn)機構(gòu)，并通過橫桿連接從動旋轉(zhuǎn)機構(gòu)，完成傳動。通過調(diào)整液壓方向可以驅(qū)動液壓馬達正轉(zhuǎn)或者倒轉(zhuǎn)，從而實現(xiàn)輸送帶卷筒正、反方向的旋轉(zhuǎn)，共同完成皮帶自動收放。

3.2 液壓系統(tǒng)輸出參數(shù)計算

卷帶收放裝置的液壓油為鏟運機液壓系統(tǒng)中注入推板油缸的液壓油路。液壓系統(tǒng)通過調(diào)整優(yōu)先閥轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的卸荷回路，控制卷帶機的工作狀態(tài)，實現(xiàn)卷帶機的啟停。本系統(tǒng)采用型號為612-2023 的液壓馬達和型號為EC2250 的減速機。通過各組成設備的工效，可以計算液壓系統(tǒng)的各項輸出參數(shù)，為系統(tǒng)應用提供依據(jù)。計算如下：

（1）液壓系統(tǒng)最大流量

Q=q1nmax·η1/1000=144.9 L/min

式中

q1-液壓泵排量，取值70 mL/r；

η1-效率，取值0.9；

nmax-最高轉(zhuǎn)速，取值2300 r/min。

（2）液壓馬達轉(zhuǎn)速

n1=1000Q·η2/q2=579.6 r/min

式中

q2-液壓馬達排量，取值225 mL/r；

η2-液壓馬達效率，取值0.9。

（3）減速機的輸出轉(zhuǎn)速

n2=n1/i=19.8 r/min

式中

i-減速機速比，取值29.2。

（4）減速機的最高扭矩

Nmax=q2·p·η3·i/2π=12458 Nm

式中

p-鏟運機系統(tǒng)壓力，取值15 MPa；

η3-減速機工效，取值0.8。

（5）減速機輸出最大功率

P=n2·Nmax/9550=25.9 kW

4 卷帶收放裝置快速連接設計

卷帶自動收放裝備主要是利用鏟運機的支架和動力系統(tǒng)進行自動收放，因此，卷帶機和鏟運機主機的快速連接是自動卷帶收放裝備研究的重點。

本次設計的框架式快速更換支架，可以將整卷輸送帶卷筒進行快速安裝，卷帶收放裝置和鏟運機鏟運臂上的支座之間利用快速更換支架進行連接，而前兩者液壓系統(tǒng)之間的快速連接和快速脫開可以通過對鏟運機液壓系統(tǒng)快換油缸的控制而實現(xiàn)。在卷帶收放裝置中，利用主動旋轉(zhuǎn)機構(gòu)驅(qū)動橫桿，帶動從動旋轉(zhuǎn)機構(gòu)運轉(zhuǎn)，橫桿穿過整卷輸送帶卷筒，將其裝入框架式快速更換支架內(nèi)，帶動輸送帶運轉(zhuǎn)。鏟運機快速更換設備見圖3。推板油缸和液壓馬達的油路通過快速連接管件完成連接或者斷開。

5 應用效果分析

設計的輸送帶收放裝置自2018 年12 月在沙坪煤礦應用以來，利用該裝置已經(jīng)安裝了8 部皮帶，安裝皮帶總長度12 000 m 左右，安裝過程使用人員數(shù)量減少，且降低了工人勞動強度，同時大大提高了安裝過程中的安全性，取得較好的經(jīng)濟與安全效益。

（1） 經(jīng)濟效益

原皮帶機輸送帶安裝時，每班需要8 人相互配合安裝，且每班僅能安裝輸送帶400 m 左右。裝置使用后，輸送帶安裝時，每班僅需要4 人配合操作，每班能夠安裝皮帶800 m 左右，工人勞動效率提高1 倍。以前人工鋪設輸送帶容易對輸送帶造成損傷，影響輸送帶使用壽命，該裝置的使用大大降低了對輸送帶的損傷程度。該裝置為沙坪煤礦自主設計裝置，在節(jié)省人力物力的同時，提高了礦井的經(jīng)濟效益。

（2） 安全效益

該裝置降低了工人的勞動強度，提高了輸送機安裝過程的安全性，且輸送帶在轉(zhuǎn)運過程中成卷轉(zhuǎn)運，降低了運輸風險。

6 結(jié)論

研制的輸送帶自動卷帶收放裝備應用結(jié)果表明：該裝備的使用可以減少安裝設備和人員，做到系統(tǒng)管控，使輸送帶的安裝和回收更加便捷，同時大大提高了安裝過程中的安全性，具有較好的經(jīng)濟效益和安全效益。

圖3 快速更換裝置