矿山带式输送系统无源自动清货装置的研究与应用

舒 适，李 盛，田盛时，和建荣，项丹丹

1铁能公司大隆矿 辽宁调兵山 112700

2铁能公司晓南矿 辽宁调兵山 112700

3陕西火石咀煤矿有限公司 陕西咸阳 713500

4铁煤集团矿建公司 辽宁调兵山 112700

带式输送机是矿井原煤生产的主要输送设备，煤炭从采出运至地面经多条输送机连续输送。在带式输送机运行过程中，输送机机尾处容易积货，为保证输送机正常运行，作业人员需经常暂停输送机进行清货，影响正常生产，也增加了作业量，降低了生产效率。也有极个别作业人员违章作业，在带式输送机运行时清货，存在安全隐患。带式输送机原设计尾轮处安装了接货槽，接货槽距离输送机尾轮 5 mm，可以把尾轮输送带上的货刮到接货槽内，集中清理。该方法适用于清理量不大的情况，但要解决浮煤进入机尾造成的跑偏故障，仍存在不停机清理的问题，且工具易卷入带式输送机。因此亟需研制一种新型清货装置，以提高效率、保证安全。

1 新型清货装置主体结构的设计

1.1 结构分析

因带式输送机机尾空间狭窄，其清货装置一定要结构紧凑，占用空间小。下列几种结构形式可供选择：一是微型带式输送机，二是微型刮板输送机，三是风动、电动、液动不同的动力组合。铁能公司曾使用过微型带式输送机，效果较好。

微型带式输送机如果输送带过宽，占用空间大；如果输送带过窄，容易出现撒货现象。而刮板输送机结构相对比较复杂，链条容易刮卡，效果也不理想。经过反复研究对比，采用螺旋输送机，该装置借鉴蛟龙输送机的原理，采用螺旋叶片(如图1 所示)传送结构，结构紧凑，不易刮卡和漏货[1]。

图1 螺旋叶片

1.2 结构设计

该装置采用蛟龙片旋转出货的主体结构，将蛟龙片安装在圆筒内(见图2)，蛟龙片外径与圆筒之间留尽可能小的间隙，以提高出货效率，单侧留 2.5 mm间隙。圆筒上部切割 1/4 圆周大小的进货口，切割范围为一侧x轴线到y轴线之间的部分。蛟龙片中心穿一根中心长轴，轴两端设轴承座，轴承使用矿车轮对深沟球轴承，保证支撑平稳、转动灵活。轴承座固定在带式输送机机尾框架上，保证接货圆筒进货口边缘距离输送机尾轮 5 mm[2]。

图2 蛟龙片安装示意

2 动力源设计

2.1 动力源的选择

电动、风动、液动等动力源都存在不同的问题，液压式现场不具备连续自动运转的条件，风动马达和电动结构安装在输送机尾需要不断移设，工艺比较繁琐。固定输送带根据条件宜选择风动、电动结构。

本着自动运行、结构简单的原则，设计了无外接动力源，依靠摩擦驱动装置工作[3]。

2.2 驱动装置的设计

驱动装置动力采用聚氨酯摩擦轮驱动，在中心轴一侧安装聚氨酯摩擦轮，与机尾尾轮接触，并给予一定的预紧力，通过尾轮转动摩擦带动中心轴转动，驱动工作。带式输送机机尾蛟龙清货装置总装与分解示意如图3、4 所示。

图3 带式输送机机尾蛟龙清货装置总装图

图4 带式输送机机尾自动清货装置分解示意

3 工作原理

该装置安装在带式输送机机尾输送带框架上，圆筒开口朝向输送带尾轮方向，距离尾轮 5 mm。聚氨酯摩擦轮与尾轮接触，并有一定的预紧力[4]。带式输送机运行时，尾轮带动摩擦轮旋转，摩擦轮与螺旋叶片轴同轴固定，带动叶片轴转动，从而驱动螺旋叶片在圆筒内转动，圆筒内的货自动排到带式输送机一侧，远离带式输送机运转部位。作业人员可以随时在安全区域清货。工作原理示意如图5 所示。

图5 清货装置工作原理示意

4 优化改进

该装置根据现场条件的不同，还可以进行进一步的优化改进。轴承座上加设弹簧缓冲预紧结构，使聚氨酯轮磨损时仍然保持预紧力，减少冲击，延长使用寿命。

根据环境条件不同设置减速器结构，设专用摩擦驱动轮，固定在尾轮一侧，随尾轮旋转摩擦驱动轮“凹凸”形结构转动，“凸”形结构与聚氨酯轮接触，“凹”形结构空转，达到降低螺旋叶片轴转速的目的，可以延长装置使用寿命。改进后的摩擦驱动轮如图6 所示。

图6 改进后的摩擦驱动轮

5 应用情况

该装置已经在晓南矿南翼东输送带、北二回风中巷输送带、SE1402 回顺等处安装使用，效果良好，总结评估后经优化改进，逐步推广应用到全矿带式输送机。该装置无外接动力，使用摩擦轮驱动，结构简单，制作方便，投入低，效果好，适合大范围推广使用[5]。

6 效益分析

(1)该装置投入使用后，解决了停机清货的问题，按每月减少影响时间 30 min 计算，每年可增加产量 2 280 t，节约成本 54.7 万元。

(2)显著的安全效益，杜绝了作业人员违章、冒险作业，做到了设备安全，为职工提供了良好的作业条件。

(3)带式输送机自动清货装置保证了机尾积货的及时清理，明显减少了带式输送机尾的扬尘，改善了巷道作业环境。