皮带机跑偏故障分析及防偏技术研究*

2015-05-11赵云娥

机械研究与应用 2015年4期

赵云娥

(大同煤矿集团机电装备公司中央机厂，山西大同 037001)

0 引言

皮带机是利用传送系统对物品进行连续运输的设备，主要由输送带、传动滚筒、拉紧装置、托辊、机架、传动装置等组成。目前，在井下巷道、矿井地面及选煤厂中应用广泛，具有运行速度高、运输能力大、工作阻力小、耗电量低、维护方便等优点，但它的主要缺点是在运行过程中易跑偏，又易损坏。因此明确皮带机的跑偏原因能够保证工作质量，同时还能够提高生产效率。

1 皮带机跑偏的故障分析

煤矿井下使用的皮带机是一种利用牵引系统在胶带的作用下对煤炭进行承载的运输机构，其跑偏的原因主要有以下几方面。

(1)皮带两侧受力不均［2］

皮带机两侧受力不均匀是造成皮带出现跑偏的直接原因。而导致皮带两侧受力不均的原因有以下几点:①在安装皮带机装置的时候松紧程度产生误差，这就使皮带机两侧的受力不一致，诱发皮带跑偏;②输送带硫化接头接歪或是皮带本来不直而引起的两侧张力不平衡，这时候的皮带主要表现为一侧张力较大，很容易出现跑偏;③皮带在使用时间较长之后会因为拉伸造成老化，使得拉紧力降低，造成皮带两侧松紧程度不一致;④ 当煤炭在皮带两侧出现不均匀布置的时候，或因各种因素造成的下降位置不准确时也能够引起皮带两侧受力不均;⑤ 由于制作过程中皮带两侧形成的内应力不均匀，使皮带机的传送带在空转时就会发生跑偏;⑥由于导料槽两边橡胶板的压力不均匀，会在皮带两侧造成不一致的运行阻力，使皮带发生跑偏;⑦ 皮带运行一段时间之后，由于煤沫具有黏性，会粘附在滚筒与托辊上，使滚筒和托辊直径局部变大，使得皮带两边张力不均，容易引起跑偏。图1为皮带两侧张力不平衡示意图。

(2)皮带受到侧向力

在安装滚筒和托辊的时候没有明确两者的安装位置，使其与机身中心线发生倾斜或机架两侧高低不平，这时候皮带在运行过程中会受到侧向力的影响导致皮带机出现跑偏现象，甚至引起机架变形，如图2。

图1 皮带两侧张力不平衡示意图

图2 皮带受侧向力影响示意图

(3)皮带机受到振动［1］

皮带机在运行的过程中会受到机械振动的影响，运行的速度越快，振动就会越大，振幅的提升会加重皮带机跑偏现象，而托辊的径向跳动所引起的振动也是皮带机出现跑偏的主要原因之一。

总之，影响皮带机跑偏的因素很多，但最根本的是由于胶带受到不均匀的横向力或胶带所受的外力在宽度方向上的合力不为零造成的。在实践生产中，通过不断的探索总结出了皮带机跑偏的规律:偏紧不偏松，偏大不偏小，偏后不偏前，偏高不偏低。

2 皮带机跑偏的影响与危害

皮带机的运输连续性使皮带机中的胶带很容易出现跑偏情况，若不及时处理，会使输送带边缘损坏，影响生产。甚至皮带将物料翻卷起来，导致皮带发生横向断裂，造成工作系统的瘫痪。严重跑偏时，输送带会脱离托辊掉下来，造成重大的安全事故。同时还会因为皮带机出现跑偏增大运输压力，这种不安全情况的出现将会进一步影响到工作人员的人身安全。因此，明确皮带机发生跑偏的原因，并采取相应的措施，对提升工作效益，营造安全、稳定、高效的生产环境有着重要的现实意义。

3 防偏技术研究

分析了皮带机发生跑偏的原因，针对这些原因可以从输送机的设计、制造、安装调试、使用及维护等方面来制定有效的措施从而对皮带机进行完善。在安装的过程中引起的跑偏可以利用创新技术，消除误差，同时保证皮带机两侧受力均匀，并且消除侧向力的影响，避免运输过程中引起的不必要的振动，对皮带接头处进行维修保养，及时更换老化部分等，这些都是防偏技术提升皮带机运行质量的措施。具体有以下几方面。

(1)相应性地调整托辊组的位置。在对皮带机进行调整的时候可以将托辊支架两侧的安装孔加工成长孔，以便在机架出现偏移情况时，可以通过长孔调整托辊组位置，这样能避免皮带机出现跑偏现象。具体方法是:皮带向哪一侧偏，就把那一侧的托辊向前移，或把另一侧向后移。图3为以皮带机运行方向为基准，皮带机向左侧跑偏的调整方法［1］。

图3 托辊组调整方法示意图

(2)对滚筒的位置进行必要的调整，这是防止皮带机发生跑偏现象的重要措施。因此在安装滚筒的时候利用滚筒的特点将位置设置在中轴线垂直于皮带机方向的中心线处。如果出现偏离中心线就会造成皮带机跑偏。头部滚筒的调整方法如下:皮带向右跑偏，右轴承座前移或左轴承座向后移;皮带向左跑偏，左轴承座前移或右轴承座向后移。尾部滚筒则正好相反，直到调整到合适的位置为止。

(3)针对皮带机早期运输过程中发生的跑偏现象可以安装调心托辊组，这是防止事故进一步扩大的主要措施。调心托辊组防偏原理主要是利用托辊在水平面上的转动产生横向附加力，使得托辊组架绕中心轴转动成一个弧度，而根据皮带运行时不垂直于托辊的规律，使皮带自动移向中心，以此达到调心目的。

(4)安装皮带机防偏开关也能够控制跑偏现象，能够检测出皮带跑偏的原因，根据跑偏情况发出警报或者是停机信号，以保证皮带安全有效运行。皮带机防偏开关主要有报警和自动停机两级动作功能。在运行中出现跑偏趋势时，开关就会发出报警信号，如果跑偏趋势逐渐增大，达到一定程度时，立棍倾斜大于二级动作角度并且会发出另一组信号。两组信号主要用于报警和停机。同时在皮带机复位正常运行之后，立棍自动复位，正常工作。图4为皮带机防偏开关示意图。

图4 防偏开关示意图

(5)对张紧程度进行调整能够避免皮带机出现跑偏，重锤式张紧和机械式张紧是纠正皮带机跑偏的两种主要措施。重锤式张紧又可分为尾部重锤式张紧和中部重锤式张紧，而机械式张紧一般指螺旋张紧。在重锤式张紧中，改向滚筒的轴心线除了要垂直于皮带长度方向外，还必须垂直于重力垂线，以此确保其轴心线保持水平。而使用螺旋张紧时，不管怎么移动张紧滚筒的轴承座，都要确保滚筒轴线垂直于皮带的纵向方向。这两种措施能够通过螺旋或重锤来拉紧装置，以调整尾部滚筒轴承座的位置，从而避免皮带发生松弛现象造成皮带机出现跑偏。

(6)对炭料的下落点进行调整也可避免皮带机出现跑偏现象。在一般情况下，炭料很少能够落到皮带机中心部位，炭料在皮带机上发生的倾斜情况将会导致皮带机出现跑偏。针对这种情况，可以采用漏斗和导料槽对炭料进行接收。经过试验证明通常导料槽的宽度为皮带宽度的2/3时最为合适［3］。同时可以在皮带机上设置挡板用于阻挡炭料，这样也能够避免皮带机发生跑偏现象。