双向卷带装置在可伸缩胶带输送机中的应用

郭海武

(山西西山晋兴能源有限公司 斜沟煤矿，山西 吕梁 033600)

目前，可伸缩胶带输送机主要用于煤矿井下回采工作面原煤运输，由驱动装置、卸载装置、储存部分、张紧装置、夹带装置、卷带装置、机身部分等组成。卷带装置主要作用是对储存装置内储满的胶带进行集中回收。目前，矿井使用的胶带输送机安装的胶带每卷长度为200 m.储存有效储带长度仅为120 m，除去运行长度，实际每次可卷带长度为100 m.另外，单向卷带装置卷带半径只允许卷120 m长的胶带，双方面制约了整卷胶带的回收复用。因此，提出将可伸缩胶带输送机的单向卷带装置改造为双向卷带装置。

1 双向卷带装置技术方案

可伸缩胶带输送机双向卷带装置，由底座和底座上安装的支撑架组成，支撑架通过位于其中心的旋转轴带动360°旋转，旋转轴由支撑架上的旋转马达驱动；支撑架的两侧分别设置用于200 m卷带的托架梁和用于100 m卷带的托架梁，两幅托架梁上各安装一套卷带旋转马达和卷带辊筒，卷带旋转马达驱动卷带辊筒旋转。

胶带输送机卷带工作方式示意图见图1.如图1所示，可伸缩胶带输送机机头设置卸载架，机尾为机尾滚筒，多余胶带经改向装置后存储于输送机的存储空间内形成存储带，通过游动小车和涨紧小车实现胶带连续运行。

100—卷带装置 101—卸载架 102—改向装置 103—储存带 104—游动小车 105—涨紧小车 106—机尾滚筒图1 胶带输送机卷带工作方式示意图

卷带装置既可以从胶带输送机机身上拆除多余的胶带(只能将位于储存装置空间内的储存带抽带至卷带装置上)，也可以向胶带输送机上加胶带。该设计在原有卷带装置另一端增加一套卷带马达(用于卷200 m胶带)，通过两次抽带：第一次抽100 m，第二次抽100 m，达到整卷胶带回收的效果。卷100 m的一端称作小卷带(也可称作多功能胶带)，卷200 m的一端称作大卷带。

工作原理：胶带输送机随着工作面的逐渐缩短，胶带输送机机尾同步回缩，胶带在储存装置内形成120 m储存带。根据单个卷带装置的工作原理，利用小卷带将储存装置内可抽100 m胶带卷好。胶带输送机工作一段时间后，待储存内储存的胶带长度再次达到120 m时，开始第二次抽带。第二次抽带时，首先将底胶带从胶带接口处拆开，将小卷带端100 m胶带从底胶带向机尾方向加胶带，利用大卷带马达对储存装置内100 m胶带进行抽带，待抽至100 m时停止抽带，利用前夹带装置将底胶带夹住，启动胶带输送机驱动装置，同时启动张紧装置(涨紧小车)，释放储存装置内胶带，直至达到大卷带端的最长卷带长度(200 m，即一整卷胶带),最后将底胶带接好。

2 卷带装置主要结构设计改造

双向卷带装置结构示意图见图2. 200 m卷带的托架梁中部通过两个摆动油缸支撑，摆动油缸的底部安装于支撑架上；200 m卷带的托架梁在摆动油缸的驱动下沿其端部上下摆动，用于胶带的卸下。100 m卷带的托架梁呈水平状。

1—底座 2—支撑架 3—旋转轴 4—支撑架旋转马达 5—托架梁 6—卷带旋转马达 7—卷带辊筒 8—摆动油缸 9—卷带图2 双向卷带装置结构示意图

可拆卸式卷带辊筒的结构示意图见图3，卷带辊筒包括大小形状相同的两个半辊筒，两个半辊筒拼合后两端分别通过端盖和螺栓固定，端盖上开设用于穿设辊筒轴的方孔，两个半辊筒拼合后在其接合处辊面上分别开设一轴向的矩形槽孔；其中一个半辊筒的辊面上沿其轴向设置皮带卡。

10—螺栓 71—半辊筒 72—端盖 73—方孔 74—皮带卡图3 可拆卸式卷带辊筒的结构示意图

具体实施时，对现有卷带装置主要结构的设计改造如下：

通过原有卷带装置的大体尺寸，在原托架梁对称端增加两副托架梁，同时在托架梁上各安一套卷带旋转马达，短托架端安装小卷带旋转马达，用于100 m胶带的抽带工作。长托架端安装大卷带旋转马达，用于200 m胶带的抽带工作。在旋转轴上增加一套旋转马达，取代原有卷带装置的旋转油缸。

1) 根据整卷胶带卷带以后的最大半径为1.2 m计算，将卷带装置托架梁长度由原1.95 m增加到2.10 m. 旋转轴高度尺寸由原1.0 m增加到1.2 m，满足整卷胶带在水平位置顺、逆时针和水平方向自由旋转。

2) 增加两套马达，一套用于200 m胶带的卷带工作，一套用于整套卷带装置的水平面360°任意旋转。

3) 泵站增加两个控制阀组，满足两套卷带马达同时工作要求。

4) 可拆卸式卷带筒具体制作如下：

a) 将长1 800 mm、d280 mm、厚12 mm钢管对切成两半，形成两半圆。

b) 在半圆上切割长1 700 mm、宽120 mm的矩形框体；两个半辊筒拼合后，在接合处辊面上对称形成了一组轴向的矩形槽孔，胶带端由此伸入到辊筒内。

c) 在辊筒两侧各设计一端盖，利用螺栓将端盖和辊筒的侧面连接，用于固定两半圆。

d) 设计加工一个胶带卡，用于固定胶带。

3 双向卷带装置的优点

1) 将单向短臂卷带装置改造成双向长、短臂卷带装置后，降低了连接扣的使用数量，也减少了整个胶带输送机的维护和保养工作，提高了设备的安全运行系数。同时也杜绝了工人在抽带时人为损伤，随意将胶带割成短节，胶带不能复用，甚至废弃等现象。

2) 双向卷带装置旋转轴同时安装了一套旋转马达，代替单向卷带装置使用的双向推拉油缸，操作比单向卷带装置更简单，旋转角度更加灵活，使井下巷道前期设计和胶带回收具有更多选择性。

3) 双向卷带装置实现了抽带与放带在同一设备上同步进行的功能，减少了抽带、放带作业工序。在胶带输送机发生胶带事故时，缩短了抢修事故的影响时间，提高了设备的开机率。

4 经济效益

斜沟煤矿使用的可伸缩胶带输送机较长，按抽4 000 m胶带输送机胶带成本计算：

1) 双向卷带装置的联合使用，减少了胶带连接扣的投入成本。

未改造前，由于抽带长度短，整部胶带输送机上的每节胶带频繁从中部割断，增加了胶带连接扣的额外投入。每部距离4 000 m胶带输送机按40副连接扣计算，每部胶带输送机在使用周期内，每副连接扣更换3次，每副连接扣成本按0.23万元，累计材料投入27.6万元。按每副连接扣投入人工费用1 000元/人，共投入12万元。

节省材料费合计：0.23万元×40副×3次=27.6万元

劳动力节省合计：0.1万×40副×3次=12万元

改造后，胶带连接扣可节省投入39.6万元。

2) 清扫器的额外消耗：连接扣的增加，造成清扫器的磨损比较严重，清扫器额外投入40块，按每块1万元计算，合计40万元。

3) 双向卷带装置联合使用后，规范了胶带的抽带标准，杜绝了工人在抽带时随意将胶带割成短节，造成胶带不能复用，甚至废弃。

按照每卷胶带浪费10%计算，共浪费胶带160万元。

具体为：200 m×40卷×10%×0.2万/m=160万元

4) 同时也减少其他方面的投入(包括胶带的回收、对设备承载托辊的磨损、配套设备的维护等)，大约合计150万元。

单部4 000 m长胶带输送机共可节约：39.6+40+160+150=389.6(万元)

总之，双向卷带装置的改造及使用，使胶带回收长度由100 m增加到200 m，实现了整卷胶带的回收利用及两次抽带、一次放带在同一设备上的同时进行。且该设备操作简单、方便，实用性强。在经济效益方面，单部4 000 m长胶带输送机可节省投入389.6万元，具有极高的推广价值和经济效益。