皮带机作业线对铝矾土作业的技术创新与应用

2017-03-28王海洋王川汶

中国设备工程 2017年4期

关键词：托辊皮带机输送带

王海洋，王川汶

（烟台港股份有限公司矿石码头分公司，山东烟台 2 6 4 0 0 0）

皮带机作业线对铝矾土作业的技术创新与应用

王海洋，王川汶

（烟台港股份有限公司矿石码头分公司，山东烟台 2 6 4 0 0 0）

本文简要介绍了铝矾土与铁矿石、煤炭物料特性的区别,详细分析皮带机作业线在装卸铝矾土作业时出现的问题，根据铝矾土物料的特性，通过技术改造与创新，深入探讨解决铝矾土作业过程中出现的粘料、堵料及皮带机打滑跑偏问题。

皮带机；铝矾土；粘料堵料；打滑跑偏

皮带机作业线在作业铝矾土的过程中，会造成作业期间转接漏斗、皮带带面和托辊上粘料，不仅易堵塞漏斗，也易改变皮带之前的受力大小和方向，导致皮带在运行过程中不受控制，皮带机打滑、跑偏等故障，严重影响生产。

1 铝矾土与铁矿石、煤炭物料特性比较

货种铝矾土铁矿石煤炭堆积密度/（t/m3）1.4～1.7 1.8～2.8 0.6 5～1静安息角/° 3 5～5 0 3 7～4 5 3 0～4 5动安息角/° 3 0～4 0 1 5 1 5～2 0粒度/m m 1～1 0 0～5 0 0～1 0 0表面含水率/% 1 3～1 6小于1 0 8～1 3

通过铝矾土与铁矿石和煤炭的比较可以发现，铝矾土具有含水量大、粘连性强、安息角大等特点，铝矾土的特性使其在通过皮带机的运输过程中，造成机房漏斗、皮带机带面和托辊上粘料，使皮带机的性能在生产过程中降低，导致作业效率降低。

2 针对铝矾土作业进行的技术改造与创新

（1）建模分析并改造：利用E D E M软件对改进前后的结构进行数值模拟分析，对机房漏斗结构进行改造。

图1 改造前物料实时速度

图2 改造后物料实时速度

通过对比可以看出，导流板、溜管的上部结构基本沿着物料自有轨迹排布，溜管下部也尽可能的减小物料对溜管壁的冲击，保证其尽可能的处于滑动状态，在溜管出口处，物料速度约1 0 m/s，对胶带的冲击力与改造前大约相等。

由于原漏斗设计主要是对铁矿石、煤炭作业，漏斗处的导流挡板使用的是格栅板，针对铝矾土作业需将漏斗改为八边形，兼顾了制造加工难度和性能需求两方面的考虑，减少了物料运行的死角。溜管的下部改造为靴子形状，目的是通过流体力学理论给粉尘留下回旋空间，降低导料槽风压，降低粉尘溢出量。溜管的上半部分的右侧主要用于滑落清扫器清理下的黏性粉状物料，使用大倾度，加大了体积，保证物料能够顺利滑落。

（2）针对物料特性对刮料器重新设计改造。原有刮料器为三组普通聚氨酯刮料器，安装在皮带机带头部位，主要是对于铁矿石、煤炭货种，使用过程中刮料效果尚可，带面不会出现粘料情况。但是对于铝矾土的这种特殊物料效果很差，主要是由于铝矾土粘性大，颗粒细微，刮料器对于0.3 mm及以下的物料无法达到彻底清理效果，导致皮带机粘料。我们采用多组硬质合金刀片交叉排布，每组刀片既可以绕着支撑管轴转动，还可以随着聚氨酯底座一起摆动，刀片采用独立弹簧支撑，可以精确调整所需接触压力，从而保证合金刀片与皮带表面始终处于最佳接触状态，外部缓冲弹性补偿装置，可以有效抗击皮带冲击振荡，保证刮片和皮带表面充分接触，通过使用效果验证完全满足铝矾土作业的要求，作业过程中皮带带面干净无粘料，达到了良好的清扫效果。

（3）防偏托辊组设计改造。现阶段皮带机防偏托辊采用的是前倾托辊组和V型托辊组。前倾托辊组就是将槽型托辊组的两个侧托辊向输送带运行方向前倾一定角度（角度设计一般2～3°）。当皮带跑偏时前倾托辊组两侧托辊的轴线不再与输送带运行方向垂直，而是前倾一个角度r，两侧托辊各自将产生一个使输送带向中心移动的力F a和F b。

当输送带正常工作时，两侧托辊与输送带接触的长度相近，输送带与两侧托辊的摩擦力相近，因此输送带横向移动的分力也就可以认为相等，即F A=F B，输送带中心线和输送机中心线重合，输送带在中间位置保持正常运行。当输送带向一侧跑偏时，输送带中心线和输送机中心线将不再重合，此时两侧托辊与输送带接触的长度发生变化，输送带与托辊横向分力不再平衡，产生的合力使输送带向中间移动，保证输送带正常运行。

缺点：一是由于输送带复位的力量是两侧托辊横向力的差值，则上托辊应是全部采用前倾托辊组，目前皮带机上并不是全部采用前倾托辊组，因此皮带机跑偏时，调偏滞后，效果不是很理想；二是采用前倾托辊组将使托辊的运行阻力明显增大，皮带输送机运行功率将增加。

V型下托辊组由两节托辊和托辊架组成，两个托辊分别与水平面成α夹角，形成V字型，α一般取1 5°。

当输送带属于正常工作时，输送带中心线和输送机中心线重合，两节托辊上各承受输送带的重量相等，输送带自重产生的输送带横向移动的分力也相等。当输送带向一侧跑偏时，两节托辊各承受输送带的重量将改变，跑偏侧的输送带接触长度加长，承受重量增加，另一侧输送带接触长度减短，承受重量减轻，减小，达到调偏的效果。

缺点：

（1）跑偏时，调节滞后，反应很慢，很难短时间内调节到位；

（2）目前皮带机设备上安装的V型托辊明显数量少，在一定程度上无法满足皮带机长距离跑偏。

针对目前所使用防偏托辊出现的问题以及缺点，综合国内防偏托辊的类型及功能，国内防偏托辊类型主要有丝杆式、单轴承调心托辊组式以及手摇式涡轮杆式等，其功能主要是针对于铁矿石、煤炭、粮食运输皮带机调偏，而且使用效果较差。

通过重新设计后，皮带机防偏托辊组采用上调心托辊组和下调心托辊组构成。上调心托辊组由机架、左托辊支架、右托辊支架、中间托辊支架、左托辊、右托辊，中间托辊、左防偏轮、右防偏轮、限位装置和调心装置构成。皮带机下调心托辊组由机架、左托辊支架、右托辊支架、左托辊、右托辊，左防偏轮、右防偏轮、限位装置和调心装置构成。

改造后当输送带正常运行时，左、右托辊支架上的托辊与输送带的接触面近乎相等，摩擦力也相等，托辊在回位弹簧力作用下，保持与输送带正相交。调心托辊组传动轴不转动，无纠偏动作。

当输送带轻跑偏时，输送带与左、右两个托辊支架上的托辊接触面积不相等，导致左、右两个托辊支架所受的摩擦力不相等，摩擦力大的一侧托辊支架会随输送带运行前方偏转，从而带动传动轴转动，通过调心机构牵引另一侧托辊支架即刻向反方偏转。此刻，偏转的左、右托辊在运行中产生了向心力，促使输送带向接触面少的一侧托辊支架移动，直至与左、右托辊接触面相等，即完成输送带的纠偏工作。

当输送带跑偏严重，只靠左、右托辊的摩擦力不能完成纠偏时，皮带接触到了防偏轮，两侧防偏轮边缩短距离边通过与输送带间的摩擦强力将皮带推向中心位置，实现纠偏。当纠偏成功皮带回中时，在回位弹簧力的作用下托辊又转回到初始位置。

优点：

（1）托辊支架的摆动范围控制在大约±1 5°，区别于普通的调心托辊摆动范围±1 0°；

（2）连杆上有特制的回位弹簧，回位弹簧的安装区别于其他普通调心托辊没有安装回位弹簧；

（3）防偏立辊为蘑菇型，区别于其它的防偏立辊为半圆形；

（4）调心装置用冷板密封，防尘效果好；

（5）上调心托辊组为4组托辊，区别国内目前常见的调心托辊组为2组托辊。