煤矿带式输送机回煤自动清扫装置设计

赵志芳

（山西晋煤集团坪上煤业有限公司，山西晋城 048203）

0 引言

在煤炭的运输过程中，皮带输送机凭借自身所具有的优势，如较高的自动化水平、灵活的操作等，在煤矿中得到广泛运用。然而在实际应用中，由于开采工作经常受到淋水或防尘喷雾的影响，导致煤炭具有较高的含水量，在皮带运输及卸载的过程中，一部分煤炭等物质粘附在输送机的表面，随着粘结时间的不断延长，皮带输送机的胶带产生了严重的磨损；同时胶带极易出现各种故障，如偏斜、驱动轮打滑等；人工清理的任务量大、效率低，并且存在相应的安全问题，对输送机的运行造成了严重的影响[1]。为了将带式输送机胶带存在的回煤清理事故进行有效地解决，本文通过对现存的清扫装置进行分析研究，并研制了一种自动化清扫装置，使皮带输送机胶带可以进行自动清扫，具有极大的现实意义。

1 常用清扫装置

1.1 合金橡胶清扫装置

合金橡胶清扫装置的安装部位位于皮带输送机驱动滚筒的前端，依靠合金橡胶棒所具备的弹性，及时清除掉胶带上部的杂物。采用硬质合金来制作与皮带输送机胶带相接触的刮板，当胶带上部的杂物通过该刮板之后，这些杂物就可以得到有效清除，其原理如图1所示。

1.2 弹簧清扫装置

弹簧清扫装置的安装部位与合金橡胶清扫装置一样，其主要是利用弹簧所具有的弹性势能，促使清扫装置上的刮板与输送机胶带的表面相接触，从而可以将胶带上面的杂物进行有效地清除。该装置在煤矿所采用的TD75型带式输送机中有着广泛地运用[2]。

图1 合金橡胶清扫装置

1.3 硬质合金清扫装置

硬质合金清扫装置的安装部位也位于滚筒的前端，刮板所运用的制作材料为硬质合金，主要分为2种类型，分别为单片与双片。该装置的工作原理是通过对皮带输送机对重调节输送机胶带的压力进行调节，从而有效地清除掉粘附在胶带上的杂物。

在皮带输送机的滚筒前端采用电动清扫设备，并与以上清扫设备相结合，使胶带上粘附的杂物得到清除。例如，硬质合金与合金橡胶2种清扫器结合使用，可以加强清扫设备的工作效率。但是在清扫回煤的时候通常会产生胶带受损或运用人工清扫，对皮带输送机的运输效率造成了一定的影响[3]。

2 自动清扫装置

对于当前皮带输送机清扫装置中的缺陷，依据输送机的现场使用状况来研制出了一种先进的皮带输送机清扫装置，其详细的构造如图2所示。

图2 清扫装置结构

2.1 基本原理

带式输送机的胶带之所以产生“回煤”问题，其根本原因在于煤炭、岩粉颗粒与胶带表面存在相应的摩擦力，并且包含的水颗粒之间存在一定的张力。在胶带的回程中，在胶带中粘附的煤炭及岩粉颗粒会因重力及振动的影响出现大量的掉落，同时在皮带输送机的卸载辊中安装刮煤板，胶带上粘附的煤炭、岩粉等在经过刮煤板的清除之后，可继续吸附胶带上粒径较小的颗粒，其粒径平均维持在50～200μm间。对于胶带吸附的煤岩粉，可以运用旋转清扫设备来进行清除，其所运用的材料应当选择抗静电、耐磨阻燃的尼龙丝，其直径设定为700μm，同时运用回程胶带所具有的动力来推动尼龙丝的线性运转，使其转变为旋转运转[4]。

2.2 运转过程

将清扫装置中安装的驱动辊3与胶带进行密切接触，促使该装置中的驱动装置4进行相应转向，随着带动辊轴5运行，对胶带下段存在的煤岩颗粒进行有效地清除，并将清除掉的煤岩收集到相应池中。在输送机下端所安装的刮板机14可以将相应煤岩泥传输到收集池13中，刮板机的安装部位处于皮带输送机的底端，与该输送机相平行，避免了人工清理的操作。提升机驱动辊7与胶带之间的连接较为密切，可以为驱动装置8提供强大的动力，促使提升机11运行，通过在斗式提升机11上安装相应的料斗12，可以将收集池13中的煤岩运输到下部输送机10上，以完成皮带输送机底端胶带的清理。

刮板机14所发生的运行主要是通过胶带带动与其相贴合的刮板机驱动装置15所实现，驱动装置15对刮板机所提供的运行动力主要是利用链条与刮板机之间的连接所实现[5]。

2.3 运转速度及效率

2.3.1 运行速度

清扫装置的工作效果与运转速度存在一定的关系，通过相关试验，取得了清扫效率与辊轴线速度之间的关系曲线，如图3所示。由图可知，清扫装置的辊轴线速度应大于10 m/s，只有这样才可以取得较好的效果。通过在清扫装置内部的驱动装置中安装调速器，可以将清扫装置运转的线速度调整为10 m/s。

带式输送机下端所安装的刮板机的运行速度设定为0.25 m/s，皮带输送机运行的速度为3.36 m/s，因此，在刮板机的驱动装置中应当配置相应的减速设备，以此来调节刮板机的运行速度。减速器所具有的速比n1=13.44。其所研发的提升机的运行速度为0.2 m/s，因此在提升机的驱动设备中应当安装相应减速设备，其速比n2=16.8。通过对减速器进行相应调整，促使现场清扫工作取得较好的效果。

2.3.2 功率

功率W可以采用下式进行计算。

图3 清扫效率与清扫辊轴线速度关系

式中：F为驱动力，N；v为运行速度，m/s；N为正压力，N；f为摩擦因数。

由式（1）、式（2）可知，清扫器所具有的功率与施加至清扫驱动轴上的正压力呈现正比关系，功率随着正压力的升高而增加，正压力的调整主要是利用与中部支架相连接的丝杆所实现[6]。某运输巷的皮带输送机的运转速度为v=3.36 m/s，其所施加的正压力N=500 N，摩擦因数f=0.6，那么该清扫装置所具有的总功率W=1.01 kW，皮带输送机所产生的电机驱动功率为（3×315）kW，运输效率可达到92%，自动清扫装置所形成的功率占比为0.12%，并不会影响到输送机的正常运转。

3 现场应用

研发的带式输送机清扫装置已在坪上煤业的某个运输巷的皮带运输机中取得了应用。该皮带输送机的型号为DSJ120/75/3×315，胶带的宽度为1 200 mm，输送机所具有的长度为1 560 m，输送量为750 t/h。

皮带输送机在没有配置自动清扫装置的时候，存在严重的胶带回煤状况，每次运输完成之后安排至少6位工作人员来清扫回煤，存在较大的工作量，需要耗费较长的时间。在自动清扫装置安装之后，该装置可以对回煤进行有效地清扫，其效率可达88%以上。每间隔1周安排一定数量的工作人员来清理该装置周围的煤岩粉，不需要安排特定人员来清扫胶带回煤[7]。采用这种清扫装置可以极大避免运输阶段产生打滑、胶带倾斜等故障，避免作业人员清理回煤阶段产生安全隐患，增强了运输的可靠性[8]。

4 结束语

本文对带式输送机的自动清扫装置进行分析研究，借助胶带回程过程中的动力来推动自动清扫装置的运转，完成胶带回煤的自动清扫；同时运用自动清扫装置中安装的提升机将所收集到的回煤运输到下部输送机中，避免了因回煤问题所导致的胶带倾斜、打滑等故障，降低了作业人员的作业强度，在皮带输送机的实际应用中取得了较好的效果，具有较强的推广意义。