皮带机转接漏斗结构改造

周荣琛

河北港口集团港口机械有限公司

1 引言

转接漏斗是皮带机系统的重要组成部分，是连接上下游皮带机的重要枢纽，担负着转运物料、环保密封、改变作业流程以及使物料合理分布等重要作用，广泛应用于各专业化散货码头[1-2]。近年来，随着设备投产年限的增长和产量的逐年攀升，转接漏斗普遍存在结构老化和功能缺失，致使漏斗走料不畅，衍生出漏斗堵料、皮带跑偏、物料洒漏等问题，影响了作业效率，增加了运行和维护成本。因此，亟需对转接漏斗进行升级改造，保证设备稳定运行。

2 问题分析

通常情况下，物料由上游皮带机进入头部漏斗，然后顺着电动翻板打到的方向落到溜桶中，通过调料板完成转向，落到缓冲叉完成缓冲，最终经导料槽落在下游皮带机上，从而完成整个上下游皮带机的物料转运(见图1)。

图1 转接漏斗结构示意图

机构长期运转后，由于调料板、缓冲叉等构件的老化、失效，造成漏斗走料不畅，致使设备故障频繁。参考某煤炭枢纽港煤二期工程T2K7机房BH8-BD5皮带机转接漏斗(见图2)的故障数据，2017年12月，该漏斗因走料不畅造成堵料故障2次、跑偏故障9次，而皮带跑偏后造成的物料洒漏又衍生出撕裂、拉绳、打滑等故障误报高达33次，占该设备当月故障总数的77%，严重影响了作业效率，极大增加了设备运营成本。

1.头部漏斗 2.电动翻板 3.电动推杆 4.溜桶 5.调料板 6.缓冲叉 7.缓冲叉箱体 8.导料槽 9.缓冲托辊

通过数据采集和结构分析发现，该漏斗主要存在以下几个问题：

(1)由于该漏斗转运的煤种多为湿黏度较大的混合煤，斗内湿度较大，加上调料板动作较少，导致其调节丝杠多有锈蚀、基本失效。

(2)缓冲叉不够耐磨，叉头部分虽是硬质耐磨材质(硬轻轨18-1970)，但由于物料长久冲刷，多有残缺。残余结构不仅不能缓冲物料、拦阻杂质，反而容易积料，致使走料不畅、落料不正，直接造成设备故障频发。此外，由于缓冲叉设计缺陷、结构臃肿，日常维护和拆装工程量大。

(3)为了优化作业流程，转接漏斗普遍设计的高大，而转运的物料由于高度差，具有很强的冲击力，仅靠缓冲叉和下游落料口几处缓冲托辊很难完全缓解冲击，加之目前缓冲叉的残缺，致使物料直接冲刷皮带，极大地降低了皮带的使用寿命。

综上所述，恢复调料板功能、替换缓冲叉耐磨材料和优化漏斗缓冲结构是解决问题的关键所在。

3 改造方案

3.1 恢复调料板功能

根据现场实际情况，对调料板丝杆分别进行除锈、润滑处理，锈蚀严重的则进行更换，使其恢复手动调节物料方向的功能。设立点检牌，定期维护保养，保证设备正常运转。

3.2 运用新型缓冲叉结构

缓冲叉利用叉头打散、缓冲物料，但是现有的叉头已经磨损严重、残缺不全，完全失去修复的意义，只能连带箱体进行整体更换。经实地考察发现，转接机房内部空间狭小且无维修吊车配合，只能制作多个临时吊点，依靠人力操作手拉葫芦配合来完成。整个更换过程不但繁琐，且会长时间影响多条皮带线作业。

经过现场测绘和反复实验，最终选定用类似电动翻板的冲击面板结构替换原叉型结构来改造旧缓冲叉(见图3)。首先，利用前期拆卸的废旧缓冲叉，完全切除叉头而保留转轴部分，然后参照缓冲叉箱体的尺寸来确定冲击面板大小。考虑到着料后物料会松散、四溢的情况，加装了两侧挡板，用于收拢物料、控制料流方向。为了加强其耐磨性，选择与漏斗同材质的δ10钢板作为母板，再镶嵌上δ16的耐磨衬板。最后，在冲击面板和两侧挡板的底部焊接加强筋板，加固整个新型缓冲叉结构(见图4)。新、旧缓冲叉的性能对比见表1。

图3 旧缓冲叉

图4 新型缓冲叉

表1 新、旧缓冲叉的性能对比

3.3 加装引流板

漏斗改造的目的是通畅走料，进而引导料流，减缓物料对下游皮带的冲击，从而降低故障率。根据以上思路，进一步优化原有漏斗结构。

首先，参照BH8-BD5漏斗图纸，结合现场收集的数据，利用仿真软件分析出料流方向和下游皮带机接料区域。然后，在漏斗底部、缓冲差下方、溜桶刚要进入导料槽的位置加装一套兼具收拢和送料作用的引流板(见图5)，在不影响下游物料运输的前提下，使其覆盖整个受料区域，形成落料抛物线，最终实现物料软着陆。考虑到耐磨性和后期维护，仍然选用δ10钢板作为母板，镶嵌δ16的耐磨衬板。

图5 引流板

3.4 优化托辊架结构和布局

在皮带机导料槽下方，通常均匀分布着缓冲托辊和对应托辊架，通过托辊上缓冲胶圈的弹性储能，可以实现对抛物落料产生冲击力的进一步缓冲。在实际使用中发现，由于导料槽两侧防溢裙板与皮带紧密贴合，导致缓冲托辊更换困难，为方便维修，原设计的托辊架布局较为分散，这样不但会影响托辊的缓冲效果，而且两托辊架间悬空的皮带容易被杂质扎穿，进而伤害皮带和其他设备。为此，有必要对现有缓冲托辊架结构和布局进行优化。

通常情况下，更换托辊都是依靠外力将皮带托起，然后进行托辊拆装。可是，由于此处导料槽及裙板密封结构的限制，无法使用该方法操作。于是尝试转变思路，直接取出托辊架。

首先，参照设计图纸，对缓冲托辊架和机架尺寸进行校核。然后通过3D制图软件对托辊架进行分解，按照托辊分布，将托辊架分解成左、中、右及底座4部分。中间部分设计成滑道，方便两侧抽拉；两侧及底座仍采用螺栓连接。通过Proe5.0 Mechanica模块进行受力分析，证明该结构满足使用要求。

新型托辊架(见图6)的设计，为下一步优化机架布局创造了条件。将漏斗下导料槽内受料区域的缓冲托辊架补充、更换成新型结构托辊架，然后将其并拢排列在一起，形成类似缓冲床的形式。这种布局可以极大地降低杂质扎穿皮带的几率，即使扎穿，也能通过皮带运行时的作用力及时排出，从而保护皮带不会被杂质大面积划伤。

图6 新型托辊架

4 实施效果及创新点

经过近1年的观察使用，改造后的BH8-BD5转接漏斗及对应皮带机运行平稳，设备故障率大大降低。该项改造具有如下创新点：

(1)提升漏斗设计理念。在转运物料的基础上，融汇了聚拢物料、引导料流、减缓物料冲击的新理念，并成功运用于整个改造中。

(2)开发备件的通用性。新型缓冲叉和引流板在面板设计上，选择镶嵌与电动翻板同规格的耐磨衬板，通用型的备件储备可以为企业节约大量维修成本。

(3)新型缓冲叉和新型托辊架的运用，解决了长久存在的维修难题，减少了维修时间，提高了作业效率。

5 结语

通过对转接漏斗结构的改造，解决了故障频繁的问题，降低了运营成本和维修难度，延长了设备的使用寿命，具有良好的推广应用价值，也为设备清洁生产改造奠定了基础。