張?zhí)煜?/p>

(太鋼集團(tuán)代縣礦業(yè)有限公司，山西 忻州 034200)

0 引言

對(duì)選礦行業(yè)來(lái)講，膠帶機(jī)是系統(tǒng)生產(chǎn)最常用的輸送設(shè)備，是各選礦廠主體設(shè)備工序銜接中必不可少的中轉(zhuǎn)設(shè)備。一般礦用膠帶機(jī)主要規(guī)格有B650、B800、B1000、B1200、B1400等，以滿足不同輸送能力的需求。在選礦系統(tǒng)生產(chǎn)中膠帶機(jī)主要承擔(dān)破碎及磨礦工序的給礦作業(yè)，一般爬坡布置，采用多組膠帶機(jī)聯(lián)合使用構(gòu)成整套輸送系統(tǒng)，來(lái)滿足主體設(shè)備生產(chǎn)工序、給料連續(xù)性等要求。膠帶機(jī)傳動(dòng)、運(yùn)輸系統(tǒng)一般由電機(jī)、減速機(jī)、高低速聯(lián)軸器、主動(dòng)輪、尾輪、輸送膠帶、托輥等組成。

以山西省代縣某選礦廠破碎系統(tǒng)為例，該廠破碎系統(tǒng)共有膠帶機(jī)16條，輸送膠帶總長(zhǎng)度達(dá)到1 000 m以上，其中最長(zhǎng)輸送膠帶達(dá)到了78 m，爬坡角度16°。破碎系統(tǒng)小時(shí)生產(chǎn)能力為260～280 t，年破碎系統(tǒng)輸送能力達(dá)到160萬(wàn)t以上。該選礦廠于2000年投產(chǎn)，設(shè)備工藝相對(duì)簡(jiǎn)單。在日常生產(chǎn)運(yùn)行過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)爬坡的膠帶機(jī)經(jīng)常由于突發(fā)故障(或突然停電等)導(dǎo)致瞬間停車，這時(shí)膠帶機(jī)上的物料由于自重使輸送膠帶倒轉(zhuǎn)，物料全部堆到尾部，直接造成生產(chǎn)事故。究其原因是最初設(shè)計(jì)破碎系統(tǒng)流程首先考慮的是成本投入，因此破碎系統(tǒng)的膠帶機(jī)規(guī)格較小以B800、B1000居多，長(zhǎng)膠帶機(jī)頭部省去了增面輪，尤其是爬坡的膠帶機(jī)沒(méi)有安裝抱閘機(jī)構(gòu)，導(dǎo)致后期生產(chǎn)運(yùn)行中膠帶機(jī)出現(xiàn)了問(wèn)題。針對(duì)這一現(xiàn)狀，該廠自行摸索出了在膠帶機(jī)頭輪處人工填塞鏟齒的做法來(lái)達(dá)到膠帶機(jī)制動(dòng)的目的，但這種方式不僅需要人工操作，存在安全隱患，且操作滯后，對(duì)膠帶造成了一定的損傷。

因此在不做大面積改造和投入的前提下，研究開(kāi)發(fā)一種膠帶機(jī)自制抱閘機(jī)構(gòu)，在這些投產(chǎn)較早的中小型選礦廠，具有一定的實(shí)用價(jià)值。

1 機(jī)構(gòu)需具備的特點(diǎn)與要求

1.1 簡(jiǎn)單可靠、使用維護(hù)量小

1)不需要對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的構(gòu)件做大的改進(jìn)。該機(jī)構(gòu)直接安裝在膠帶機(jī)頭部滾筒中間架及托輥架橫梁上，不改動(dòng)原有的驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)，不需要對(duì)膠帶機(jī)做大范圍的改進(jìn)。

2)機(jī)構(gòu)隨膠帶機(jī)同步工作，不需要人為操作。機(jī)構(gòu)不會(huì)影響膠帶機(jī)正常運(yùn)行，但在膠帶機(jī)倒轉(zhuǎn)時(shí)機(jī)構(gòu)及時(shí)動(dòng)作，起到抱閘作用。

3)使用維護(hù)方便。在日常的使用維護(hù)當(dāng)中，不需要經(jīng)常人為檢查其是否可靠，機(jī)構(gòu)能按照預(yù)定的設(shè)計(jì)要求進(jìn)行動(dòng)作。同時(shí)有足夠的安裝空間，滿足維護(hù)、更換要求。

1.2 適用于現(xiàn)場(chǎng)的工況條件

1)由于膠帶機(jī)工作在高粉塵、潮濕甚至露天等復(fù)雜環(huán)境下，因此機(jī)構(gòu)的所有部件必須可以適用于工況條件相對(duì)惡劣(如潮濕、空間狹小等)的環(huán)境。

2)用戶可以根據(jù)自己現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的空間特點(diǎn)具體布置和安裝，如空間尺寸不夠時(shí)可以做成小型結(jié)構(gòu)，膠帶機(jī)長(zhǎng)的可以適當(dāng)做大等等，能滿足不同膠帶機(jī)使用的條件和要求。

1.3 比普通抱閘機(jī)構(gòu)投資小實(shí)用性好

1)與普通抱閘機(jī)構(gòu)相比，不拆除原有機(jī)構(gòu)，不專門更新?lián)Q代，只需要安裝一套機(jī)構(gòu)就可以解決爬坡膠帶機(jī)急停倒轉(zhuǎn)問(wèn)題。

2)該機(jī)構(gòu)可以不需要?jiǎng)恿﹄娫?，沒(méi)有傳統(tǒng)抱閘機(jī)構(gòu)所配置的液壓系統(tǒng)、彈簧機(jī)構(gòu)等等，機(jī)構(gòu)要簡(jiǎn)潔實(shí)用，不需要經(jīng)常人為的調(diào)整和操作，工作簡(jiǎn)單可靠，運(yùn)行成本要低。

通過(guò)綜合分析，計(jì)劃在原來(lái)填塞鏟齒做法的基礎(chǔ)上進(jìn)行升級(jí)改造，自主設(shè)計(jì)如下抱閘機(jī)構(gòu)。

2 自制抱閘機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)介紹、工作原理

2.1 主要結(jié)構(gòu)與工作原理

2.1.1 抱閘機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式

該機(jī)構(gòu)由張緊膠帶、活動(dòng)裝置、支撐機(jī)架三部分組成，見(jiàn)圖1。張緊膠帶是機(jī)構(gòu)的主要部件，和膠帶機(jī)輸送膠帶非工作面相接觸，在膠帶機(jī)正轉(zhuǎn)時(shí)受摩擦力的作用其始終處于被甩出的狀態(tài)；在膠帶機(jī)倒轉(zhuǎn)時(shí)利用張緊膠帶卷曲后產(chǎn)生向前的張力，和同方向摩擦力作用下，張緊膠帶就被塞進(jìn)滾筒和輸送帶之間起到制動(dòng)作用。

活動(dòng)裝置是保持機(jī)構(gòu)動(dòng)作可靠的主要部件，使機(jī)構(gòu)與輸送帶倒轉(zhuǎn)能同步進(jìn)行，充分保持機(jī)構(gòu)動(dòng)作靈活、張緊膠帶伸縮自如的效果。當(dāng)膠帶機(jī)倒轉(zhuǎn)時(shí)，張緊膠帶及時(shí)動(dòng)作，兩邊動(dòng)作幅度基本一致，與輸送帶始終全面接觸。在張緊膠帶兩側(cè)設(shè)計(jì)有定位槽和軸承、軸類結(jié)構(gòu)，保證張緊膠帶動(dòng)作范圍、動(dòng)作幅度和動(dòng)作時(shí)間。

而支撐機(jī)架為該機(jī)構(gòu)最終能起到抱閘作用提供支持。作為抱閘機(jī)構(gòu)的最終承載部件，當(dāng)機(jī)構(gòu)動(dòng)作時(shí)，張緊膠帶自由端被卷入滾筒和輸送帶之間后拉直，另一頭固定端由于在支撐機(jī)架上，保障張緊膠帶不被卷走，滿足機(jī)構(gòu)制動(dòng)要求。

張緊膠帶沿膠帶機(jī)頭輪略呈S型布置，一端自由另一端固定在支撐機(jī)架上，由活動(dòng)裝置滿足機(jī)構(gòu)靈活性和布置的形狀。圖1是側(cè)面圖和正面圖。

(a)側(cè)面圖

2.1.2 工作原理

當(dāng)膠帶機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，雖然張緊膠帶自然卷曲產(chǎn)生張力，但同時(shí)它始終搭覆在輸送膠帶內(nèi)圈非工作面上，受輸送帶摩擦力作用，由于產(chǎn)生的摩擦力和張力方向相反的原理，張緊膠帶始終不能塞進(jìn)滾筒和輸送帶之間，這樣膠帶機(jī)正常運(yùn)行時(shí)不受限制。

當(dāng)爬坡布置的膠帶機(jī)因故障突然帶負(fù)荷停車，由于輸送帶上面堆滿物料，重力作用會(huì)馬上使膠帶機(jī)倒轉(zhuǎn)，物料向后堆。這時(shí)輸送膠帶內(nèi)圈給張緊膠帶的摩擦力和輸送帶正常運(yùn)行時(shí)的摩擦力方向相同，張緊膠帶同時(shí)受到自然卷曲張力和同方向摩擦力的作用，在活動(dòng)裝置的輔助支持下從而卷進(jìn)輸送膠帶和滾筒之間被拉直，由固定的支撐機(jī)架發(fā)揮作用，控制張緊膠帶不被拉走。這樣膠帶機(jī)反轉(zhuǎn)受限，就達(dá)到了制動(dòng)的目的。

當(dāng)膠帶機(jī)恢復(fù)正常工作時(shí)，由于張緊膠帶在滾筒和輸送帶之間，受到輸送帶摩擦力的作用，張緊膠帶被逐漸導(dǎo)出來(lái)，繼續(xù)搭覆在輸送膠帶內(nèi)圈非工作面上，又形成S形狀，恢復(fù)到最初的工作狀態(tài)。整個(gè)工作過(guò)程由活動(dòng)裝置的輔助作用滿足機(jī)構(gòu)自由動(dòng)作及時(shí)可靠，不需要人為去操作。

2.2 自制抱閘機(jī)構(gòu)配置方法及原則

2.2.1 首先配置關(guān)鍵的位置點(diǎn)

作為膠帶機(jī)起動(dòng)停止發(fā)起點(diǎn)的主動(dòng)滾筒，是抱閘機(jī)構(gòu)最佳配置點(diǎn)。但是考慮到有的主動(dòng)滾筒設(shè)置在膠帶機(jī)中部，如果仍將抱閘機(jī)構(gòu)布置在主動(dòng)滾筒處會(huì)增加輸送帶受力段的長(zhǎng)度，因此不建議采用。為盡可能減少膠帶機(jī)輸送帶受倒轉(zhuǎn)拉力作用的長(zhǎng)度，建議抱閘機(jī)構(gòu)布置在膠帶機(jī)頭部滾筒處。同時(shí)為避免被輸送帶上掉落的物料砸到，一般將抱閘機(jī)構(gòu)安置在輸送膠帶上下層之間、上層膠帶正下方的位置，這樣上層膠帶起保護(hù)作用，下層膠帶產(chǎn)生摩擦力的作用，帶動(dòng)機(jī)構(gòu)按要求動(dòng)作。

2.2.2 其次布置機(jī)構(gòu)相應(yīng)的幾何尺寸和相對(duì)位置

機(jī)構(gòu)定型尺寸：機(jī)構(gòu)總寬度應(yīng)小于輸送帶寬度約200 mm，以不超出輸送帶寬為宜。機(jī)構(gòu)總長(zhǎng)度選1 200～1 500 mm(直徑在500～800 mm的滾筒選1 200 mm，直徑較大的滾筒選1 500 mm)。張緊膠帶寬度略小于機(jī)構(gòu)總寬約50～100 mm，滿足膠帶在活動(dòng)機(jī)構(gòu)槽內(nèi)自由動(dòng)作的空間。張緊膠帶長(zhǎng)度選2 000～2 600 mm，選取原則是滾筒直徑越大，帶長(zhǎng)越長(zhǎng)；

機(jī)構(gòu)定位尺寸：活動(dòng)裝置距下層輸送膠帶100～150 mm(一般不要超過(guò)150 mm，以免張緊膠帶和輸送帶內(nèi)圈非工作面接觸角度大，導(dǎo)致張緊膠帶動(dòng)作受限)，活動(dòng)裝置和下層輸送帶夾角保持在10°～15°為宜，張緊膠帶超出活動(dòng)裝置400～500 m。支撐機(jī)架距下層輸送膠帶400～500 mm?；顒?dòng)裝置軸承選用單列向心球軸承，軸承滑道選擇槽鋼制作(內(nèi)槽寬大于軸承外徑10 mm以內(nèi)即可)，見(jiàn)圖2。

圖2 機(jī)構(gòu)布置圖例

2.2.3 總的配置原則

長(zhǎng)爬坡膠帶由于需要的制動(dòng)力矩大的特點(diǎn)，一般選用行程較長(zhǎng)的張緊膠帶，同時(shí)寬度盡可能取大。安裝機(jī)構(gòu)時(shí)，先按圖示安裝膠帶活動(dòng)裝置定型，然后安裝支撐機(jī)架到位，最后根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)空間配置張緊膠帶，張緊膠帶必須可靠固定在支撐機(jī)架上，避免受力脫開(kāi)失去抱閘作用。安裝到位后進(jìn)行調(diào)試，張緊膠帶伸縮自如沒(méi)有卡滯現(xiàn)象。在實(shí)際使用中，用戶可根據(jù)配置原則，結(jié)合自身狀況進(jìn)行合理布局，最大限度滿足現(xiàn)場(chǎng)使用要求。

通過(guò)自制抱閘機(jī)構(gòu)的現(xiàn)場(chǎng)投用，在不改變?cè)性O(shè)施、沒(méi)有大量成本投入的條件下，一舉解決了困擾膠帶機(jī)運(yùn)行的倒轉(zhuǎn)問(wèn)題，現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行可靠，維護(hù)簡(jiǎn)單，達(dá)到了良好的使用效果。

3 后續(xù)使用過(guò)程中的幾點(diǎn)參考建議

3.1 防塵罩的作用

在使用中抱閘機(jī)構(gòu)處于上、下層輸送膠帶之間，因此輸送帶內(nèi)表面附著的細(xì)粒級(jí)礦粉會(huì)落在機(jī)構(gòu)上部，影響機(jī)構(gòu)正常動(dòng)作。用戶可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境特點(diǎn)，在上部制作安裝防塵罩，日常運(yùn)行中定期清理罩子上部積塵即可[1]。

3.2 定期檢查

張緊膠帶在運(yùn)行中會(huì)逐漸磨損，影響到機(jī)構(gòu)的動(dòng)作可靠性，因此需要定期檢查。用戶在安裝時(shí)可將輸送膠帶剝層使用，既增加張緊膠帶靈活性，又可以降低自重對(duì)輸送膠帶內(nèi)圈非工作面的磨損，保證機(jī)構(gòu)運(yùn)行安全可靠。

3.3 輸送帶接頭質(zhì)量很關(guān)鍵

由于用戶使用的輸送帶接頭多為硫化或膠接，因此應(yīng)盡可能保證輸送帶在接頭部位的平整光滑，避免運(yùn)行中張緊膠帶始終磨損接頭部位，導(dǎo)致接頭處脫開(kāi)，影響輸送帶使用壽命。

4 結(jié)語(yǔ)

礦用膠帶機(jī)自制抱閘機(jī)構(gòu)由于其簡(jiǎn)單可靠不需要?jiǎng)恿﹄娫吹奶攸c(diǎn)，在部分中小礦山具有一定的實(shí)用價(jià)值。用戶可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境靈活配置，綜合實(shí)施，效果會(huì)更好。