管带机过渡段的布置特点

2015-06-05王慧君

综合智慧能源 2015年3期

关键词：辊子管状托辊

王慧君

管带机过渡段的布置特点

王慧君

（华电重工股份有限公司，北京 100070）

过渡段是管带机的重要部位。介绍了管带机过渡段的总体布置，分析了管带机的结构形式和控制点，优化了管带机过渡段后，增强了管带机的可靠性。

管带机系统；过渡段；布置

1 管带机结构及原理

随着现代化生产的不断发展，环境保护已成为现代社会广泛关注的问题。管带机这种将散状物料包裹在强制形成的管状胶带内进行物料搬运的环保产品越来越得到设计和使用单位的重视。管带机输送原理与普通带式输送机完全相同。管带机输送部分的头部、尾部、受料点（包括多点受料）、卸料点（包括多点卸料）和拉紧装置等部件的结构与普通带式输送机几乎一样，只是在输送机的加载点后至卸料点前的中部输送段形成圆管状，即在尾部受料段后胶带由平形向槽形、深槽形逐渐过渡，最后将物料包裹起来卷成圆管状。在成管段，胶带被六边形布置的辊子强行裹成圆管，输送物料被完全封闭在圆管内随胶带稳定运行。当到达头部（或中部卸料点）时胶带逐步由圆管形变为深槽形、槽形，最后在头部滚筒（或中部卸料处）展平卸料。

2 管带机过渡段布置的特点和控制点

管带机与普通皮带机布置的不同之处在于：普通皮带机是将理论中心线作为设计基准，而管带机是以承载段（上管）中心线作为设计基准，通常所说的转弯半径、窗式框架托辊间距等都是以此为准。

图1 过渡段布置形式示意

在管带机头、尾部过渡段布局时，首先通过上管中心线走向和卸料点确定头部滚筒位置，从而确定控制点A；然后根据拉紧装置确定改向滚筒位置和控制点B；再按照管带机过渡段长度要求（聚酯胶带L≥25D、钢丝绳胶带L≥50D，D为管带机管径），找到第1组安装六边形托辊组的窗式框架位置，取得控制点C。由控制点C作出头部滚筒的切线，即可得到过渡段胶带的底面线，过渡段布置形式如图1所示。

2.1 过渡托辊组

由于管带机过渡段胶带展开长度有限，为了使槽型过渡托辊组与胶带紧密接触，在结构布置上采取中间架与胶带底面线平行的布置方式，两者之间的距离即为托辊组中辊子上母线的高度。由此，在设计槽型过渡托辊组时，须将各型托辊组（槽角10°～60°）的中辊子统一高度，在安装到位后，在理论上可使槽型过渡托辊组中辊子与胶带完全接触，以避免飘带，减少胶带跑偏的几率。

早期的管带机过渡托辊采用名义带宽设计，根据胶带在不同槽角托辊组处的投影带宽，使用特定长度的辊子组成槽型托辊组，各型托辊组分别具有不同的槽角，不可调节，这样会出现侧边辊子与胶带接触不上的状态，造成胶带两侧摩擦力不均匀，导致胶带跑偏。针对这个问题，通过特别设计的可调过渡托辊组，改善了过渡段沿线辊子与胶带的接触状态。

可调过渡托辊组横梁与中间架连接，侧边辊子安装在旋转架上，由调节杆推动旋转架实现侧边辊子槽角的变化。旋转架和调节杆均通过连接板与横梁相连，在深槽角（即名义带宽较小）时，两边可同时向中间平移，减少中辊子使用长度，能够充分适应管带机过渡段不同断面尺寸的要求。托辊组结构形式如图2所示。

图2 可调过渡托辊组

2.2 顶带装置

顶带装置是设置于管带机过渡段下分支的胶带托起机构，用于承担改向滚筒至第1组窗式托辊组之间的回程胶带重力。顶带装置可有效实现管带机过渡段下分支胶带不发生下垂和变形，管状过渡到打开位置时，易于完全展开，使胶带不会发生折叠，打开位置再过渡到管状时可以成管。根据管带机的不同管径、不同的胶带类别，需要顶带轮托起的胶带重量也有所不同，通常每个过渡段须设置1～3组顶带装置。

顶带装置主要由支架和2个鼓形轮半体组成，支架由钢板和固定于钢板顶部的水平横轴连接而成，在横轴上并列设置有2个可独立运转的鼓形轮半体，鼓形轮半体与横轴用轴承连接，鼓形轮半体由套在轴承外的钢套和固定在钢套外部的铸铁半球组成，2个鼓形轮半体轴向截面的圆弧半径与胶带的管状半径相符，如图3所示。

图3 顶带装置

2.3 门架式压带机构

管带机胶带要在一定的过渡长度范围内完成由展开到圆管、或由圆管到展开的断面形状变化。为了实现这个要求，需要在过渡段设置压带设施，对胶带施加强制约束，使胶带横断面形式的变化符合设备运行的需要。门架式压带机构由安装在中间架两侧的支架、横梁、压辊组及其支座组成。因过渡段的胶带形状存在着很大的不确定性，所以在这几个部件相互连接的地方均设置安装长孔，以便设备安装时能多方位调整压辊组的位置，正确限定胶带断面形状。

以管带机头部承载段为例，胶带的运行方向是从窗式框架托辊组到头部滚筒，胶带的横断面形式由圆管状逐渐变为平面，在设计中通常采用一系列槽角为10°～60°的托辊组来限定胶带的形状。在胶带边缘展开至最高点时（过渡托辊槽角约45°），压带机构促使胶带快速展开，如图4所示。在胶带边缘展开至两侧时（过渡托辊槽角约30°），压带机构强制限制胶带伸展方向，以便避免胶带边缘向内折弯发生叠带现象，如图5所示。

图4 展开压带（过渡托辊槽角约45°）

图5 展开压带（过渡托辊槽角约30°）

2.4 过渡段桁架结构

由于管带机中间段的胶带裹成圆管状，其桁架宽度、高度和头尾与过渡展开段相比都小很多，若要形成完整的过渡段承载桁架，就必须使两部分桁架结构能够相互交接。根据管带机结构布置的实际情况，相继采用了以下3种桁架结构。

（1）变截面桁架。即桁架一端为展开段桁架，另一端为窗式框架（PSK）桁架，交接段在桁架中间是一个变截面四楞体。由于两端结构尺寸有较大差别，PSK桁架端强度较弱，这种形式的桁架容易在交接段产生应力集中，造成桁架变形，近期已较少使用。

（2）等截面桁架。此类桁架结构是在变截面桁架的基础上发展起来的，设计中将展开段桁架向PSK桁架延伸，使PSK桁架深入展开段桁架2～3个节距，整体桁架的支撑点位于展开段桁架的两端，PSK桁架的端头支撑在展开段桁架内的底梁上表面。这种结构形式可有效提高过渡段桁架的整体强度，有效改善管带机的外观形貌。

（3）通廊式栈桥。这种结构形式是近年来管带机布局标准化设计的重要环节。钢桁架断面尺寸适当加大，管带机过渡段以中间架形式放置在栈桥地面，设备两侧的通道也同时包含在栈桥宽度内，钢桁架屋面及侧墙均采用彩钢板围护，侧墙上布置有点式塑钢窗，以满足栈桥内采光要求。通廊式栈桥一方面可为过渡段设备提供标准安装平台；另一方面，由于栈桥四面封闭，端头也可设置隔断墙壁和人员进出门，以适应北方采暖地区建筑物的暖通要求。