模块式顶底皮带自动调偏装置的研究与应用

▊ 文/赵珍超 晋纪岩

带式输送机是煤炭企业进行原煤运输的一种重要设备。在实际生产运输过程中，带式输送机皮带跑偏问题是一种比较常见的故障之一。此隐患如得不到及时处理，不仅会缩短皮带使用寿命，甚至还会酿成重大安全事故。目前，大多数煤炭企业采用传统人工调偏方式，只能被动强行停车进行事故处理。基于此，特研究开发了模块式顶底皮带自动调偏装置，有效解决了皮带跑偏问题。

一、输送带跑偏原因分析

据不完全统计，跑偏事故占到带式输送机事故总量的30%～38%。皮带一旦发生跑偏问题，会造成皮带与机架、托辊支架相互摩擦，容易导致皮带寿命缩短、效率降低等一系列问题，严重的情况还可造成物料洒落，致使带式输送机停车而影响安全生产。

造成带式输送机皮带跑偏的原因主要有以下几类：

（1）带式输送机实际中心线与设计中心线偏差大，致使托辊架、头尾滚筒中心线与带式输送机中心线偏差大，超过规定值，造成皮带运行时易发生跑偏事故。此外，机架两侧因高度不均而受力不均匀，导致皮带跑偏和掉煤现象发生。

（2）由于运输过程中负荷突然增加等情况，有可能造成皮带长短不一的现象，使得托辊所受压力不均，致使皮带在运转过程中容易跑偏。当皮带出现严重跑偏时，皮带单侧水平受力超过皮带纵向拉断力，从而导致横向撕裂。

（3）带式输送机机头机尾滚筒及托辊粘煤、皮带接头不正等情况，也会导致皮带跑偏。

（4）带式输送机加工制造等关键环节，也是诱发皮带跑偏的重要原因，如生产工艺误差过大会导致两端驱动滚筒大小不均匀而呈现类似圆锥状，为皮带正常运行带来隐患。

二、调偏装置结构及工作原理

模块式顶底智能皮带自动纠偏装置，可对皮带的跑偏进行高效纠偏，确保带式输送机安全运行。

1.调偏装置结构

模块式顶底皮带自动调偏装置由三种型号槽钢焊制框架，用扁铁、托辊、串辊、防跑偏辊等材料制作联动关节组装成型，同带式输送机机架尺寸相同，便于对接、安装。调偏装置上部采用转动万向杆，将皮带串辊及调偏辊安装在杆架上，用万向转动杆与架子固定。

2.调偏装置工作原理

（1）顶皮带自动纠偏装置。模块式顶底皮带自动调偏装置在现有带式输送机机架上进行改造，顶皮带活动架底座用螺栓或焊接形式固定在机架上，活动部分用钢架将上托辊固定好。当皮带向一侧转动时，皮带纠偏器向前整体移动，上托辊架在水平角度上转动一定角度，角度随跑偏横向力矩的大小而动态调整，从而实现自动纠偏。在调心架上部两侧各安装一个防跑偏辊，当调心架起不到作用时，防跑偏辊先起到纠偏作用，当力矩较大时，自动纠偏器启动，实现自动纠偏。顶层皮带跑偏器创新采用双中间轴、双连杆和立辊三部分机械互动调控平衡原理，使跑偏皮带触碰调节器后自动缓冲返回，实现调正复位。

（2）底皮带自动纠偏装置。模块式顶底皮带自动调偏装置下部采用长直辊、调偏立辊框架式结构，在主架两端分别通过活动杆与机架连接，实现底皮带随皮带跑偏而自动纠偏功能。设计时采用标准结构形式，便于安装对接。当底皮带跑偏时，下部架子会随皮带的中心线变动而变动，实现主架不动、转动部分随皮带跑偏而转动，进而实现自动纠偏，从而保证带式输送机运输过程中不掉煤。

3.受力分析

原煤在使用带式输送机运输过程中，依靠滚筒与皮带之间的摩擦力驱动皮带，带动原煤向前位移。正常的受力状态是输送机的顶层负荷向下施加压力，致使皮带紧贴底部上托辊沿水平方向运行。要想预防跑偏事故发生，皮带须在匀速前进过程中保持整体受力均匀，整个皮带断面拉力不偏，这样才能保持带式输送机正常运行。

根据皮带的长度、额定速度、功率、倾斜角度、载运量、托辊摩擦力等参数的不同来确定拉力，正常情况下皮带两侧拉力基本相等。此时，整条皮带断面受力较为均匀，皮带在中心位置运转，不发生跑偏事故，如图1所示。

图1 正常状态下皮带两侧拉力

当带式输送机机尾积煤导致滚筒直径变形、皮带铆口不正、托辊调整偏离中心时，皮带在运行过程中产生受力不均，当皮带两侧拉力F1与F2的等值差大于等于800N时，皮带向受力较大侧发生偏离中心线的位移现象，如图2所示。此时，纠偏托辊支架随跑偏拉力向上移动，产生与水平中心线的偏角来抵消两侧受力不均情况。当两侧力矩相等时，纠偏托辊固定在转动角度范围，能够保持原煤的正常运输，确保不发生掉煤问题。

图2 非正常状态下皮带两侧拉力

三、自动纠偏装置运维管控措施

1.确保带式输送机整体及安装质量

带式输送机跑偏问题是由于受力不均匀所造成的，加强带式输送机产品及安装质量，是解决跑偏事故的主动措施。在带式输送机选配环节，必须对质量进行严格把控，选择适应性强、质量稳定的设备部件。尤其是托辊和滚筒的质量，一定要购置质地优良、耐磨性较好的设备，以满足煤矿恶劣的生产环境。

2.加强自动纠偏装置的安装校验

在自动纠偏装置设备调试环节，一定要有专业技术人员现场指导安装及调试工作。尤其是要将托辊的中轴线与皮带运行方向中心线保持一致，根据托辊支架的高度适当调整水平高度，确保与带式输送机机架水准点和中心线的误差符合规定。

3.优化纠偏装置运维管理

要将带式输送机的自动纠偏装置纳入设备的日、周、月检查管理之中，加强对自动纠偏装置的运行和维护管理工作。自动纠偏装置的托辊是重要承重部分，要选择结实耐用的托辊，并加强注油以确保转动灵活，托辊安装到承重支架后要均匀无卡涩，保障运输原煤时托辊不产生除轴心转动以外的其他动作。

四、使用效果

模块式顶底皮带自动调偏装置不需要动力源，构造简单，稳定可靠，能够有效解决皮带跑偏问题。

（1）模块式顶底皮带自动调偏装置采用密封胶结构，密封效果良好，且对于带式输送机皮带跑偏问题反馈动作灵敏，能够大大降低跑偏事故率，最大限度降低了劳动强度，提高了原煤运输效率，保证了安全生产。

（2）模块式顶底皮带自动调偏装置可以有效防止原煤洒落，减少皮带与滚筒的磨损，延长设备及皮带寿命，降低了生产成本。

（3）此装置采用模块式设计，便于与原带式输送机实现无缝对接，减少安装工作量。