液压联合式胶带纠偏装置在马兰矿的应用

裴文俊

（山西西山煤电股份有限公司马兰矿，山西 古交 030205）

1 引言

带式输送机是煤矿运煤系统的主要设备，输送带跑偏问题是带式输送机工作过程中最为常见的问题。输送带的跑偏不仅会使得输送带发生磨损，影响运输机的使用寿命，同时还会造成井下漏料污染。因此，防止输送带跑偏是井下技术人员急需解决的一个难题。本文以西山煤电公司马兰矿南一转运巷为研究背景，研究了一种新型的液压联合式胶带纠偏装置，有效解决了输送带跑偏问题。

2 输送带跑偏动力学分析

2.1 输送带跑偏的原因分析

（1）胶带输送机的滚筒出现倾斜现象，造成输送带跑偏；

（2）输送机在运行中，输送带上没有装载煤炭，输送带极易发生跑偏；

（3）由于输送带质量问题，输送带的接头处不正或者输送带本身有弯曲现象，也容易发生跑偏；

（4）托辊组轴线同胶带中心线不垂直而引起跑偏；

（5）转载物料落料位置对胶带跑偏的影响。

2.2 输送带跑偏动力学分析

在井下胶带运输过程中，能够造成输送带发生跑偏的原因有很多，但是归根结底还是由于输送带在工作中两侧的受力不均匀，导致输送带发生跑偏。因此对输送带跑偏进行动力学分析，有助于提出更为科学有效的解决措施。

以运行中的带式输送机作为研究对象，选取滚筒或托辊对胶带刚开始起作用的极限点作为受力点进行动力学分析，具体动力学分析模型如图1所示。同时选取胶带为主动件，托辊或从动滚筒为从动件，如图1（a）所示。输送带向前运行时，根据作用力与反作用力原理，托辊将受到一个向前的牵引力F，其力的方向平行于输送带运行的方向。可以将F分解为x轴方向上的Fx，y轴方向上的Fy，Fx为提供托辊转动的力，Fy为胶带上的横向分力。其中Fx=Fsinα，Fy=Fcosα，α为滚筒轴中心线法线与输送带前进方向的夹角。Fy使托辊轴向窜动，由于托辊和从动滚筒两端均被固定无法轴向窜动，根据物理学上作用力与反作用力的原理，托辊就会对胶带产生一个反作用力Fz，从而使得输送带向着另一侧运动，造成输送带跑偏。

当选取主动滚筒作为主动件，输送带作为从动件时，对输送带运行进行动力学分析。此种情况输送带的动力来源于输送带与滚筒间产生的摩擦力T，可以将该摩擦力分解为沿着输送带运行方向的力Tx和使得输送带发生侧向运动的力Ty。其中Tx=Tsinα，Ty=Tcosα，α为托辊和从动滚筒轴中心法线与胶带运行方向的夹角。因此可以看出，Ty的产生导致了输送带发生跑偏现象，如图1（b）所示。

图1 胶带在运行过程中的力学分析

从以上动力学分析可以看出，输送带在运行过程中发生跑偏的主要原因是由于输送带两侧受力不均导致的。由输送带在运行过程中的力学分析可知，减少夹角α，可以很好地降低y方向上的分力，当输送带与滚筒轴中心线法线的方向一致时，即α=0，此时输送带不会发生跑偏现象。

3 液压联合式胶带纠偏装置的应用

3.1 工程概况

西山煤电公司马兰矿南一转运巷一部为DSJ120/150/2×315带式输送机，使用PVG1400S整芯阻燃输送带，带宽1200mm，功率2×315kW，带速3.7m/s，运输能力为900t/h，主要担负南一下组煤原煤运输任务。南一转运巷一部带式输送机胶带由12节胶带组成，安装使用时间为2015年8月，平均每节胶带长度为200m。输送机机头安装有ZX1200-44.08带式输送机转弯装置，胶带所需涨紧力较大，且由于输送机长时间连续运行，胶带存在不同程度的脱胶现象，致使胶带在储带仓出现跑偏，造成卷带、撕带、撕扣以及磨损跑车两侧主梁、降低跑车强度等现象，严重时会出现断带事故，影响原煤运输。

目前，马兰矿南一转运巷一部输送机机头安设有三组WYE型液压自动纠偏装置，该型纠偏装置由调节板、油箱、油缸、集成梁等部件组成。胶带向一侧跑偏后，胶带即搭接处在纠偏机检驱轮上，胶带的摩擦力使检驱轮转动，检驱轮转动带动轴承箱中与检驱轮轴连接的链条，链条即将转动传递给油箱中的专用低速油泵。油泵输出液压油至油箱内液压逻辑阀组，经过逻辑阀组后流向液压油缸，推动油缸动作。油缸推动调心托辊偏转，偏转后的调心托辊对胶带产生横向复位力（纠偏力）。复位力逐渐增减，最终与胶带受到的跑偏力平衡，胶带即恢复中位运行。胶带复位后，检驱轮与胶带脱离接触，纠偏机停止工作。

使用过程中，由于输送机拐弯至卸载滚筒距离太短，该型液压自动纠偏装置虽然能够从一定程度上对胶带跑偏进行调整，但效果不理想，因此，研制出液压联合式胶带纠偏装置。通过实际应用，有效地控制了胶带在储带仓的跑偏现象，可延长胶带使用期限一年以上，可节省1/3输送带扣的投入，还可减少一名员工的劳动强度。

3.2 详细技术内容

（1）改造所需材料明细

①WYE型液压自动纠偏装置3组；

②Φ16mm钢筋4根（长度2700mm）；

③花兰螺丝2根；

④68mm铁板3块（150×150mm）；

⑤“V”型抱箍6个；

（2）技术方案

①Φ16mm钢筋一端焊一只螺帽，一端加工成螺纹，如图2所示。

②根据调偏架尺寸加工如图3所示“V”型抱箍6个，68mm铁板中心焊接螺栓。

图2 液压联合式胶带纠偏装置部件—连杆

图3 液压联合式胶带纠偏装置部件—抱箍+固定板

③安装

首先，测量两调偏架间距，确定部件1（连杆）长度；

其次，部件1（连杆）一端螺帽套入部件2底部中心螺栓，用螺帽紧固；

最后，两只调偏架间的连杆用花兰螺丝连接，花兰螺丝可调节调偏架角度，使两只调偏架角度一致。

④工作原理

由于南一转运巷I部带式输送机装有拐弯装置，胶带涨紧力较大，胶带使用时间较长且脱胶严重时极易发生跑偏。胶带跑偏后，如不及时调整，胶带本身损伤较大，同时对跑车架造成非常大的磨损。安装该装置后，通过连杆装置，由第一组调偏架带动后两组（或多组）调偏架，调偏效果明显可靠。

⑤安装效果如图4所示。

图4 液压联合式胶带纠偏装置安装效果图

3.3 技术特点

液压联合式胶带纠偏装置主要技术特点有以下几点：

（1）各部件均采用常用材料加工，造价低廉，耐用度高。

（2）只需安装一组调偏油缸，降低了维护成本及工作量，减少了配件损耗。

（3）连杆装置可使各调偏架调偏角度一致，调偏效果大幅提高。

（4）可根据现场情况，延长、缩短或增加、减少调偏架数量。

（5）该装置结构简单，安装方便，可广泛应用于胶带输送机运输中。

4 应用情况及经济效益分析

（1）应用情况

本液压联合式胶带纠偏装置已应用于马兰矿南一转运巷I部带式输送机中，经过近半年来的试用，胶带纠偏效果明显，有效地杜绝了胶带在输送机储带仓中的跑偏、磨损等现象。

该装置可广泛应用于各类带式输送机当中，用于胶带调偏，不受带式输送机安装方式、机架结构等条件影响，推广应用前景广阔。

（2）经济效益

该液压联合式胶带纠偏装置造型简单，造价低廉，仅使用四根Φ16mm钢筋，两根花兰螺丝及部分螺栓、螺帽，总成本费用约300元。

输送带扣每月按两道扣计算，一道扣价格4000元，每月需1.6万元，全年需19.2万元，采用该装置后，全年可节省6.4万元。

胶带延长使用寿命一年以上（正常情况下，胶带使用一年即需更换），胶带费用可节省110万元。

其他费用：跑车磨损、人员工资费用共计7万余元。

5 结语

本液压联合式胶带纠偏装置已应用于马兰矿南一转运巷I部带式输送机中，经过近半年来的试用，纠偏效果良好，达到了预期要求。随着该装置的使用，降低了输送带跑偏的频次，防止了输送带撒煤、输送带磨损等现象的发生，减少了输送带检修时间，提高了工作效率，降低了矿井生产成本。