简论如何选用带式输送机托辊及运转时注意事项

马伟伟

（山西煤炭运销集团大同有限公司，山西 大同037003）

带式输送机已成为煤矿生产中的一种主要运输设备，是具有大运量、适用于长距离运输的钢绳芯胶带机在井下得到普遍的推广和使用。因此，在实际使用中，合理地设计选型，正的使用维护，使其能够经济合理、安全可靠地运行就显得尤确为重要。在对煤矿井下多部胶带机运行状况的调查中，发现个别胶带机在设计计算和使用维护时，由于对托辊的选用、托辊运行阻力系数的取值、托辊的安装调整与维护考虑不足，导致整机不能正常运行，并造成了很大的经济损失。下面通过实例分析一下这几个方面对整机设计与运转的影响，并提出一些建议。

1 托辊的选用

1.1 实例分析

我市某矿主斜井使用了1部钢绳芯胶带输送机，运输能力Q=1300t/h，带速V=3.15m/s，带宽B=1400mm，托辊直径Φ=133mm，运输距离L=1441m，铺设倾角14°。该机运行一段时间后，托辊损坏比较严重。后将直径φ133mm的托辊换成直径Φ159mm的托辊，运行情况良好，但改造费用花了近30万元。

目前，设计钢绳芯胶带机多是根据《运输机械手册》（1983年版），以带宽为依据选择托辊，见表1。然而从表1中不能直接看到托辊直径与带速的关系，而且一种带宽只有一种直径的托辊。

表1 带宽与托辊直径关系

我国以前设计的带速偏低（1.8m/s～2.5m/s），目前带速已提高到3m/s～4m/s，甚至更高，这样一来，完全按手册（见表1）选择托辊不完全合理。原因是根据带宽从表1中确定出唯一的托辊直径后，由于带速选择的不同，托辊的转速也不同，带速愈大，托辊转速越高。可见，对于同一辊径，由于带速不同，托辊的转速差异较大，而托辊的转速对其寿命有直接影响。其一是辊体材料不可避免地存在着壁厚不均等不平衡因素，托辊高速旋转的较大的不平衡力使轴承寿命大幅度缩短而导致托辊损坏。其二是加工精度的原因，托辊存在一定椭圆度和偏心距，于是托辊在旋转过程中导致了胶带产生垂直于运动方向的上下振动，转速愈大，胶带振动愈大，对托辊的冲击力也越大，从而加剧了轴承的损坏。可见，带速也是影响辊径选择的一个主要因素。为此，我国托辊直径系列有待改进。

1.2 选择方法

为了避免因托辊转速过高引起过大的振动，应该限制托辊的最高转速。参考国外有关对托辊转速限定的文献，再结合国内目前的加工水平以及现场使用情况，建议转速不超过450r/min（待加工水平提高后再增大转速限定值）。在此基础上带速与所对应的托辊最大直径如表2所示。

表2 带速与托辊最小直径关系

同时建议生产设计单位在不增加轴和轴承规格的情况下，制造和编制出对于同一带宽，适用于不同带速的相应直径的托辊系列，以供选择。

2 托辊运行阻力系数的取值

2.1 实例分析

我市某矿大巷使用了1部钢绳芯胶带机，带宽B=1200mm，带速V=2.5m/s，水平运输距离L=2250m。传动方式为头部双滚筒4台电机驱动（N1:N2=2:2）。该机施工安装完毕后，满煤试车起动不了，原因是电动机功率不足。后来重新计算并进行了改造，将4台200kW电动机换成了4台250kW的电动机，减速器、液力耦合器等部件也相应地进行了更换，损失巨大。那么，造成电机机功率不足的原因是托辊运行阻力系数取值偏小。

原设计计算时，依据具体环境，按《手册》取定ω=ω’=0.03（ω、ω′为上下托辊运行阻力系数）。计算结果见表3。由于该机承载段槽形托辊全部前倾，回程托辊中每隔3组平行托辊放置1组V型托辊并前倾，尤其是目前国内托辊制造质量不过关，使托辊的实际运行阻力系数增大。因此，原设计中ω、ω′取值偏小。

表3 原设计计算结果

根据实际情况，应取ω=ω’=0.035，则有：

上分支运行阻力

式中：q、q0、q′——分别是煤、胶带、上托辊线密度，kg/m；

L——胶带机水平投影长度，m。

下分支运行阻力

式中：q″——下托辊线密度，kg/m。

物料提升阻力

式中：H——物料提升高度，m。

附加阻力F′：

由于附加阻力的计算与ω、ω’无关，故仍取原设计中的计算值F′=11160N。

运行总阻力：

电机轴功率：

式中：K1——电动机功率系数；

V——带速，m/s。

将上述计算结果列入表4。比较表3和表4可知，当ω、ω′增加为0.035时，使运行阻力增加24722N，所需电动机轴功率增加102kW，所配电机功率增加200kW。

2.2 系数的合理取值

通过上述分析，可以看到托辊运行阻力系数对整机参数（运行阻力、功率等）的影响很大。系数取值的微小差异，将导致设计结果相差甚远。过于偏小，可能导致胶带机不能正常运转，甚至损坏；过于偏大，会造成浪费，不经济。为此，建议综合考虑托辊的布置状况、实际运行环境、托辊的实际运行阻力系数等因素合理取值。结合现场实际使用运行状况和有关设计单位的设计经验，建议煤矿使用的胶带机按表5取值。

表4 新设计计算结果

表5 托辊运行阻力系数

3 托辊安装调整

在带式输送机的整机安装中，应保持机架中心线良好的直线性和与头尾架中心线的良好对中，以使输送带稳定无偏运行，但是由于托辊所具有的调偏性能，使一些用户过分依赖其调整输送带的跑偏，在实际使用中造成输送带在托辊上时左时右，作蛇形运行，极大地加剧托辊和输送带的磨损。所以，在输送机安装时应特别注意机架中心线的直线度和对中性，保持托辊轴线对机架中心线的垂直度，在必须调偏时应只做少量的调整，绝对避免由于几组托辊调整过量而用另外几组托辊调回的现象。

4 托辊粘结煤泥的危害

我市某矿井下使用1部钢绳芯胶带机，运输距离为2100m。井下环境很恶劣，有积水，原煤水分大、煤泥多，煤尘大，空气潮湿，造成托辊粘结大量煤泥和煤尘，厚度为2mm～3mm（干结后较坚硬），致使托辊直径增加4mm～6mm，导致机架基础下沉2mm～10mm，托辊辊体严重锈蚀，甚至塌陷，轴承损坏严重。

现场观察辊体表面所粘煤泥厚度不均或有不同程度的脱落，使辊体外轮廓形成一定的椭圆度，导致辊体本身存在一个偏心距，于是托辊在旋转过程中导致了胶带产生较大的冲击力，而且这种冲击力是周期变化的，从而加剧了托辊的轴承损坏，并且周期变化的冲击力经架体又传递到基础上，导致基础下沉。因此，保持托辊的清洁，是使带式输送机安全、正常运转的保证。根据实际情况，采用人工剥落、高压水冲洗的方法均不妥，建议在每一个托辊下方的机架上分别装设简单有效的清扫装置。

综上所述，托辊的选择，系数的取值，托辊的安装调整与维护直接影响着整机的运行状况和经济指标，在整机设计和使用中占有举足轻重的地位，必须引起足够的重视。

［1］孙可文.带式输送机传动理论与设计计算[M].北京：煤炭工业出版社，1991.

［2］梁庚煌.运输机械手册[M].北京：化学工业出版社，1983.