韓建斌

（同煤國電同忻煤礦有限公司， 山西 大同 037003）

引言

帶式輸送機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)，并且可根據(jù)現(xiàn)場需要進(jìn)行單機(jī)作業(yè)和多級配合作業(yè)，在煤礦等有大規(guī)模物料轉(zhuǎn)運(yùn)需求的行業(yè)被大量使用，并成為物料轉(zhuǎn)運(yùn)中的重要一環(huán)。但實(shí)際使用過程，由于井下作業(yè)環(huán)境惡劣且輸送距離和負(fù)荷不斷增加，導(dǎo)致帶式輸送機(jī)出現(xiàn)皮帶跑偏、減速器故障以及托輥失效等問題，為了能夠確保礦井能夠正常完成井下開采的物料輸送，確保帶式輸送機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)、減少故障率對礦井高效安全生產(chǎn)起著至關(guān)重要的作用[1-2]。

1 帶式輸送機(jī)常見故障分析

1.1 膠帶跑偏故障

導(dǎo)致帶式輸送機(jī)跑偏的因素包含設(shè)計(jì)、加工和日常維護(hù)等諸多因素。裝置本身設(shè)計(jì)和加工缺陷以及后期使用過程中沒有及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處置相關(guān)隱患都會(huì)直接導(dǎo)致運(yùn)輸機(jī)膠帶出現(xiàn)跑偏現(xiàn)象，其具體有：

1）設(shè)備本身沒有自動(dòng)調(diào)偏裝置，或調(diào)偏裝置失效；

2）設(shè)備本身強(qiáng)度過低，輸送機(jī)機(jī)架由于負(fù)載而出現(xiàn)明顯的變形[3]；

3）設(shè)備中起到驅(qū)動(dòng)和調(diào)向的驅(qū)動(dòng)滾筒和改向滾筒存在生產(chǎn)加工缺陷，外圓加工出現(xiàn)偏差；

4）驅(qū)動(dòng)滾筒和改向滾筒安裝位置不到位，安裝位置與中心線出現(xiàn)偏離；

5）設(shè)備驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)或托輥、軸承等處出現(xiàn)雜物影響設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)；

6）設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)過程中搭接角度和物料拋落位置、高度導(dǎo)致膠帶受力不均；

7）輸送機(jī)中清掃、卸料、給料等裝置運(yùn)轉(zhuǎn)出現(xiàn)問題，無法正常完成自身工序，導(dǎo)致物料堆積；

8）膠帶磨損，邊緣出現(xiàn)破損沒有及時(shí)處理導(dǎo)致運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)兩側(cè)受力偏斜。

1.2 減速機(jī)常見故障

減速器故障通常有設(shè)計(jì)、加工導(dǎo)致的設(shè)備質(zhì)量問題，設(shè)備中各相關(guān)軸承安裝位置問題以及運(yùn)轉(zhuǎn)過程中的噪音和振動(dòng)異常等問題，其具體為：

1）導(dǎo)致減速器斷軸的原因一方面是轉(zhuǎn)軸本身設(shè)計(jì)強(qiáng)度過低，另一方面高速轉(zhuǎn)軸的圓角設(shè)計(jì)過小，兩種因素都會(huì)導(dǎo)致設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)中出現(xiàn)高速軸斷裂，轉(zhuǎn)軸中軸肩易出現(xiàn)應(yīng)力集中和金屬疲勞，所以斷裂多位于轉(zhuǎn)軸中軸肩且形成斷面較為平整[4-5]。

2）減速機(jī)高速軸偏心導(dǎo)致斷軸，動(dòng)力通過電動(dòng)機(jī)主軸與減速機(jī)高速軸進(jìn)行傳遞，兩者安裝位置出現(xiàn)偏心問題，則電機(jī)主軸輸出端與減速機(jī)高速軸輸入軸端位置相互間徑向載荷增加，相應(yīng)承受的彎矩加大，并且由于電機(jī)主軸直徑較大，同時(shí)多選用45號(hào)優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼等力學(xué)較好的材質(zhì)，破壞位置多位于高速軸的輸入軸端[6]。

3）提取機(jī)角度偏移，出現(xiàn)上述問題的主要原因：連桿內(nèi)軸套磨損失效，多數(shù)由于潤滑問題導(dǎo)致的；調(diào)整板松動(dòng)，該板的固定螺栓由于振動(dòng)引發(fā)的松動(dòng)；連接件磨損，其回轉(zhuǎn)軸通常由鍵槽與偏心盤連接，長時(shí)間運(yùn)轉(zhuǎn)導(dǎo)致其平鍵與鍵槽磨損，出現(xiàn)空隙而影響到提取機(jī)角度。

1.3 托輥故障與失效

1）驅(qū)動(dòng)托輥產(chǎn)生異常振動(dòng)與噪音。皮帶運(yùn)輸機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過程中托輥受到非正常離心力作用產(chǎn)生周期性振動(dòng)和噪音，并且以回程托輥產(chǎn)生的振動(dòng)和噪音最為明顯。這種離心力主要來自托輥?zhàn)陨碣|(zhì)量問題，托輥一般為無縫鋼管焊接而成，托輥加工的壁厚不均會(huì)導(dǎo)致其重心與中心偏離形成離心力；另一方面托輥兩端為軸承孔，加工過程中該孔的中心與外圓中心出現(xiàn)偏離，也是出現(xiàn)離心力的原因之一。

2）托輥沖擊破壞。工段中輸送距離超出帶式輸送機(jī)最遠(yuǎn)輸送距離或過程需要進(jìn)行一定的轉(zhuǎn)向，該情況下需要進(jìn)行兩臺(tái)或多臺(tái)帶式輸送機(jī)進(jìn)行搭接使用，搭接過程中煤塊掉落會(huì)對落煤位置的皮帶和托輥造成一定的沖擊作用。當(dāng)長期沖擊下會(huì)造成膠帶和托輥的變形破壞。通常輸送機(jī)的搭接分為直線搭接和變角搭接兩種，而影響到托輥沖擊破壞的四個(gè)因素為：搭接高度H，皮帶運(yùn)輸機(jī)速率v，負(fù)載重量Q，煤塊棱角性A。

2 帶式輸送機(jī)故障改善與優(yōu)化

2.1 皮帶跑偏故障處置

皮帶跑偏故障的原因受設(shè)計(jì)、質(zhì)量、安裝和使用等問題的綜合影響，為了避免帶式輸送機(jī)跑偏現(xiàn)象，一方面需要避免使用問題配件和提高安裝精度，另一方面可以通過以下措施進(jìn)行故障處置：

1）調(diào)整承載托輥組。該方法適用于皮帶的中部跑偏，但需要對托輥組的安裝孔進(jìn)行少許調(diào)整，增加兩側(cè)的安裝孔深度，以便于對托輥組位置進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整。具體調(diào)整過程為將皮帶跑偏側(cè)的托輥組向前前移，相應(yīng)另一側(cè)會(huì)相對后移。

2）增加調(diào)心托輥組。皮帶偏移受到橫向摩擦或其他外力的影響，可以通過增加調(diào)心托輥組能夠起到一定的阻隔作用，并產(chǎn)生一個(gè)相反的橫向作用力使皮帶進(jìn)行自動(dòng)調(diào)整，調(diào)心托輥組根據(jù)作用機(jī)理分為中間轉(zhuǎn)軸式、四連桿式、立輥式等。

3）驅(qū)動(dòng)滾筒與改向滾筒調(diào)偏。帶式輸送機(jī)通過滾筒進(jìn)行驅(qū)動(dòng)和改向，通常皮帶最少存在2個(gè)以上的滾筒，滾筒安裝位置必須與設(shè)備走向方向垂直，滾筒安裝位置出現(xiàn)少許偏斜都會(huì)最終引起皮帶跑偏。對于由于頭部滾筒安裝位置引起的皮帶偏移的調(diào)整可參考托輥組調(diào)整的原則，將皮帶跑偏側(cè)的配套軸承座和滾筒前移，或?qū)⑵芷珜?cè)的軸承座后移調(diào)整滾筒角度。尾部滾筒調(diào)整方式與頭部滾筒調(diào)整方式相反。

4）落料調(diào)整。被運(yùn)輸物料掉落在皮帶會(huì)對皮帶和托輥造成沖擊，物料的落點(diǎn)長期偏斜會(huì)對皮帶造成側(cè)向作用力，造成皮帶跑偏，應(yīng)相應(yīng)做出適當(dāng)調(diào)整。帶式輸送機(jī)進(jìn)行轉(zhuǎn)角搭接時(shí)，落料位置高度和位置對皮帶跑偏的影響更為嚴(yán)重，當(dāng)兩個(gè)輸送機(jī)間高度過低，水平速度相對較大，側(cè)向現(xiàn)象更加明顯，造成物料落點(diǎn)不穩(wěn)定，需要增加兩者間相對高度。

2.2 減速機(jī)的技術(shù)改進(jìn)

1）首先提高減速機(jī)和提取機(jī)的轉(zhuǎn)軸結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，更換為硬度較高的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼等，避免轉(zhuǎn)軸變形和斷軸現(xiàn)象；

2）確保減速機(jī)轉(zhuǎn)軸與電動(dòng)機(jī)主軸同心，避免轉(zhuǎn)軸受彎斷軸；

3）完善設(shè)備定期檢測制度，定期對提取機(jī)角度、設(shè)備中連桿、偏心盤、調(diào)整板以及軸承進(jìn)行檢查，及時(shí)調(diào)整設(shè)備角度和更換磨損變形構(gòu)配件，確定構(gòu)配件的更換周期。

4）采用耐高溫的潤滑油。減速機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過程中陽極板會(huì)將熱量傳遞給設(shè)備液壓系統(tǒng)，潤滑油高溫環(huán)境下性質(zhì)發(fā)生變化，潤滑效率下降并易從設(shè)備的連接銷等處溢出，造成配件間缺少潤滑而發(fā)生磨損。

2.3 緩沖托輥的技術(shù)改進(jìn)

現(xiàn)場確保托輥組本身加工質(zhì)量的前提下，為了防止皮帶搭接處的沖擊破壞，需要對落煤的H、v、Q等因素進(jìn)行控制，從而降低對皮帶和托輥的不必要破壞。

除此之外，現(xiàn)場中帶式輸送機(jī)搭接處的托輥多選取具有一定緩沖性能的緩沖托輥，一般通過在托輥表面增加一層橡膠墊圈來進(jìn)行一定緩沖。但這種方式所起到的緩沖作用仍然是有限制的，較為合理的方式為在托輥的連桿機(jī)構(gòu)上增加曲柄滑動(dòng)模塊，并在滑桿位置增加緩沖彈簧，托輥受到?jīng)_擊時(shí)，連桿機(jī)構(gòu)出現(xiàn)滑動(dòng)，并通過彈簧吸收落煤的沖擊力，起到保護(hù)托輥機(jī)構(gòu)的作用

緩沖托輥設(shè)計(jì)強(qiáng)度應(yīng)大于帶式輸送機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過程受到的各類沖擊載荷，在進(jìn)行相關(guān)計(jì)算過程中，由于煤巖等物料的棱角性無法進(jìn)行定量，實(shí)際計(jì)算過程中主要考慮落煤高度H、帶式輸送機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)速率v、物料質(zhì)量Q這三個(gè)主要因素。運(yùn)輸皮帶分為承載分支與回程分支，并且其受到的沖擊載荷根據(jù)力學(xué)性質(zhì)又分為靜載荷和動(dòng)載荷兩類。一般緩沖托輥受到的各類載荷的計(jì)算方法如下：

2.3.1 承載分支

靜載荷：

式中：Fc為承載分支靜載荷，N；l為承載分支托輥間距，m；k為輥?zhàn)虞d荷系數(shù)；q為單位長度輸送帶質(zhì)量，kg/m；Im為單位時(shí)間輸送量，kg/s。

動(dòng)載荷：

式中：F'c為承載分支動(dòng)載荷，N；fs為運(yùn)行系數(shù)；fd為沖擊系數(shù)；fa為工況系數(shù)。

2.3.2 回程分支

靜載荷：

式中：Fh為回程分支靜載荷，N；lh為回程分支托輥間距，m；kh為回程分支輥?zhàn)虞d荷系數(shù)。

動(dòng)載荷：

式中：F'h為回程分支動(dòng)載荷，N。

總載荷：

式中：F為總載荷，N。

以同煤集團(tuán)某煤礦帶式輸送機(jī)的各項(xiàng)參數(shù)為例，選取承載分支托輥間距為1.2 m，回程分支的托輥間距為3 m，承載分支托輥載荷系數(shù)設(shè)為0.8，回程分支托輥載荷系數(shù)為1，皮帶單位長度質(zhì)量為27 kg/m，皮帶運(yùn)轉(zhuǎn)速率為2 m/s，通常每小時(shí)帶式輸送機(jī)輸送物料約為20 t，單位輸送能力為55 kg/s，運(yùn)行系數(shù)選取1.2，沖擊系數(shù)選取1.06，工況系數(shù)選取1.1。

經(jīng)過相關(guān)計(jì)算，則該工況條件下計(jì)算出的沖擊載荷為1 049 N，緩沖托輥選擇時(shí)其抗沖擊能力應(yīng)大于該沖擊載荷。實(shí)際應(yīng)用過程中應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際參數(shù)按照上述公式進(jìn)行沖擊載荷計(jì)算，選定合適型號(hào)的緩沖托輥。

3 結(jié)論

1）皮帶跑偏受到其本身設(shè)計(jì)、加工、安裝和使用等因素影響，可以通過調(diào)整承載托輥組調(diào)偏，增加調(diào)心托輥組避免跑偏，通過調(diào)整驅(qū)動(dòng)滾筒與改向滾筒起到調(diào)偏作用，同時(shí)盡量調(diào)整落煤位置使其沿皮帶中部掉落減少側(cè)向沖擊。

2）減速機(jī)主要出現(xiàn)的問題為斷軸和潤滑失效等問題，更換高強(qiáng)度轉(zhuǎn)軸，確保減速機(jī)高速軸與電動(dòng)機(jī)主軸同心，更換耐高溫的潤滑油避免潤滑效率下降，形成對各構(gòu)配件定期檢測和周期性更換易損部件等制度。

3）托輥組失效一方面是加工質(zhì)量存在缺陷，易出現(xiàn)離心偏轉(zhuǎn)力，出現(xiàn)異常和破壞，另一方面主要來自物料的長期沖擊，可以通過更換為緩沖托輥有效降低沖擊破壞，并根據(jù)沖擊載荷計(jì)算確定設(shè)計(jì)承載力值下限，選取合適的緩沖托輥。