矿用带式输送机弹力调偏托辊设计应用

郭王斌

（晋煤集团寺河煤矿二号井，山西 晋城 048019）

1 概 述

晋煤集团寺河煤矿二号井153208 巷位于井田北部，巷道东部为153304 综采工作面，南部为盘区大巷，西部为153205 巷，北部为实煤区。

153208 巷设计长度为1400m，巷道断面规格为宽×高=4.5×3.5m，巷道沿15#煤层底板平行掘进。153208 巷采用EBZ263 型掘进机掘进，采用DSJ80/40/2×40 型带式输送机运煤。截至目前153208 巷已掘进340m。

153208 巷安装的DSJ80/40/2×40 型带式输送机最大运输距离为300m，运输能力为250t/h，运输速度为2.1m/s。该输送机主要由电机、减速机、滚筒（卸载滚筒、卷带滚筒、尾滚筒等）、阻燃输送带、托辊（上托辊、底托辊）、H 架、清带器、各类保护装置等部分组成。该输送机采用双电机驱动方式，电机功率为40kW，输送带为钢芯阻燃输送带，输送带宽度为0.8m。

2 巷道掘进前期运输现状及问题分析

2.1 工作面运输现状

（1）153208 巷掘进期间在巷道内安装一部DSJ80/40/2×40 型带式输送机。输送机机尾与掘进机转载搭接，机头与盘区带式输送机搭接，从而进行联合出煤。

（2）巷道掘进前期工作面煤矸运输效率相对较差，主要表现在以下几方面：① 输送机运输期间巷道内撒煤现象严重，每班需安排两名专职人员对输送机两侧巷道进行清理。② 输送带磨损现象严重，在煤矸运输时增加了输送机电机负荷。通过统计在前期巷道掘进时，因电机超负荷现象，发生电机烧毁事故2 起，经济损失达43 万元。③DSJ80/40/2×40 型带式输送机输送带采用机械式对接，掘进前期经常出现输送带受力不均现象，造成输送带在接头处断带事故4 起。

2.2 问题分析

通过技术研究分析，153208 巷掘进期间出现的运输问题主要是由于输送机跑偏现象造成。输送机在稳定运转时，输送带水平方向、垂直方向受力处于平衡状态；当输送机跑偏时，输送带出现受力不均现象，输送带向受力大的一侧跑偏。输送机出现跑偏原因主要有以下几方面：

（1）安装质量差。由于输送机在安装时受安装技术水平、安装环境等影响，导致输送机安装后输送机头、尾滚筒中心线不在同一条水平线上，输送机在运输时输送带产生扭矩，导致输送带跑偏。

（2）托辊质量不合格。输送带主要通过主副滚筒、托辊摩擦作用进行运转，由于输送机安装距离长，输送机安装的托辊数量多，掘进巷道中采用的输送机相对陈旧，部分托辊出现曲面裂纹、变形等现象，若同一组托辊中出现不合格托辊时，会造成输送带两侧托辊斜向上作用力不同，从而造成输送带向作用力小的一侧跑偏。

（3）调偏装置效果差。DSJ80/40/2×40 型带式输送机主要采用调偏托辊进行输送带跑偏调节，传统的调偏托辊安装在H 架上，当输送带出现跑偏时跑偏托辊对跑偏输送带起到阻挡作用，防止跑偏加剧，但是传统跑偏托辊无法起到微调作用，在输送机运输物料时防跑偏效果差。

3 新型弹力调偏托辊设计应用

为了提高带式输送机稳定性，防止输送机跑偏现象，晋煤集团寺河煤矿二号井机电管理部通过技术研究，设计了一套新型弹力调偏托辊，并进行实际应用。

3.1 新型弹力调偏托辊结构

（1）新型弹力调偏托辊总长度为0.8m，托辊直径为0.25m。该托辊主要由橡胶辊、滚动轴承、强力复位弹簧、骨架密封、中间固定销、内套、骨架密封、轴承盖、防尘套、中心轴等部分组成，如图1 所示。

图1 新型弹力调偏托辊剖面结构示意图

（2）中心轴共计两根且对称布置，两根中心轴采用强力复位弹簧连接，弹簧长度为0.25m，弹簧最大允许拉伸长度为0.3m。在弹簧中部安装一个固定销，且与内套固定。

（3）内套两端设有中心轴限位槽，限位槽宽度为0.1m，深度为0.3m，内套外表面通过滚筒轴承与橡胶辊连接。输送机运行时橡胶辊通过轴承进行转动。

3.2 新型弹力调偏托辊安装

新型弹力调偏托辊安装在输送带固定架上，安装间距为50m，托辊安装后确保托辊中心面与输送带中心面重合，且弹力自动调偏托辊1 中心轴线与输送带的中心面垂直。如图2 所示。

图2 新型弹力调偏托辊安装平面示意图

3.3 工作原理

（1）当输送机出现跑偏现象时，输送带中心面与弹力调偏托辊中心面出现偏差，且在输送带带动下跑偏托辊失去平衡状态产生摆动，从而使托辊中心轴与橡胶辊不同轴。

（2）当输送带跑偏带动橡胶辊使其与中心轴发生位移，最大位移为0.3m。随着输送带继续跑偏，在橡胶辊的带动下强力复位弹簧出现不稳定状态，并向输送带跑偏一侧张拉。

（3）当强力弹簧拉伸一定距离后，弹簧及时收缩使弹力自动调偏托辊向相反方向摆动复位，以重新达到平衡状态，即产生了自动调偏作用。

（4）由于中间的强力复位弹簧的作用，使得带式输送机新型弹力自动调偏托辊调偏力增强，从而调偏效果大大提高。在使用过程中中心轴限位槽与定向块相互作用起到定向和限制偏移距离的目的，从而控制调偏的幅度。

4 新型弹力调偏托辊优缺点及实际应用效果分析

4.1 装置优缺点

（1）结构简单。新型弹力调偏托辊结构相对简单，每根托辊成本费用为120 元，与传统调偏托辊相比成本费用低，而且该托辊可用于采掘工作面各种型号的带式输送机中，实用性强。

（2）调偏效果好。与传统调偏托辊相比该托辊安装在输送带下方，当输送带出现小幅度跑偏时，弹力调偏托辊可及时进行调偏，且调偏作用力强，调偏效果好。

（3）安装数量少。传统调偏托辊安装在皮带架上，每两根一组，每隔20m 安装一组，整个输送机需安装10 组。而采用新型弹力调偏托辊时每50m 安装一根，共计安装4 根即可，减少了调偏托辊数量，降低了托辊成本费用。

（4）新型弹力调偏托辊在实际使用中还存在一些问题，主要表现在以下几方面：① 新型弹力调偏托辊中的强力弹簧在长期拉伸、收缩作用下出现失效现象，需定期进行更换；② 由于输送带与橡胶辊长期接触摩擦，导致橡胶辊与输送带之间摩擦力减小，从而降低了托辊调偏效果。

4.2 实际应用效果分析

153208 巷掘进至320m 处时安装第二部DSJ80/40/2×40 型带式输送机，机电部对二部输送机安装了新型弹力调偏托辊。截至2019 年11 月17日，153208 巷已掘进至580m。通过二部输送机与头部输送机对比分析发现，二部输送机安装新型弹力调偏托辊后，带式输送机跑偏现象得到有效改善，在后期巷道掘进中二部带式输送机未出现因输送机跑偏造成输送带断带、电机烧毁等事故，全年可降低输送机维修费用达40 余万元。

5 结束语

晋煤集团寺河煤矿二号井机电管理部针对153208 巷安装的DSJ80/40/2×40 型带式输送机跑偏现象，设计了一套新型弹力调偏托辊。通过实际应用效果来看，该新型托辊具有成本低、结构简单等优点，与传统防跑偏托辊相比具有较好的防跑偏效果，保证了掘进巷道带式输送机安全稳定运行，取得了显著应用成效，具有很好的推广意义。