华阳开元矿带式输送机张紧方式的优化研究

鄯振华

（华阳新材料科技集团有限公司，山西 阳泉 045000）

1 概 况

带式输送机是煤矿常见的运输装置之一，电动机提供原动力，运用滚筒和皮带间摩擦力实现物料输送。带式输送机具有结构简单、输送距离远、物料运输能力强、维运简单等特点，广泛应用于井下煤炭运输。但实际运行过程中，当滚筒和皮带接触面的摩擦力不足或承载物料过重时，经常会出现皮带打滑、跑偏等现象，影响输送机正常工作。为保障带式输送机运行平稳，张紧装置是不可或缺的部件之一，可有效避免这些问题。本文以华阳集团开元矿15401 工作面的带式输送机为例，针对存在的跑偏现象，在分析常用的带式输送机张紧方式后，根据15401 工作面具体情况，将原有的皮带张紧装置改为机尾拉伸式张紧方式。

2 张紧方式改造优化

2.1 带式输送机常用张紧方式

2.1.1 螺杆式张紧类型

螺杆式张紧装置一般固定在带式输送机尾端支架上，通过调整螺杆螺纹伸缩量，完成对张紧滚筒位移和皮带松紧度的调整。其结构如图1 所示。该张紧装置结构简单、造价低。然而，随着运行时间的推移，皮带张力下降，皮带松弛，导致张紧效果降低。因此，螺杆式张紧装置适用于对张紧要求不高、张紧力要求较小、短时运行的带式输送机。

图1 螺杆式张紧装置Fig.1 Screwtension device

2.1.2 水平拉伸式张紧装置

水平拉伸式张紧装置通常布置在可移动小车上，外设载荷经过定滑轮与小车有效连接，保证张紧力的大小和方向可以维持不变，其张紧力的大小和载荷重量成正比关系，结构如图2 所示。带式输送机拉伸式张紧装置结构简单，维护量少，但是占空间较多，调试繁杂，适用于长时运行、远距离输送、承载能力较强的带式输送机。

图2 拉伸式张紧装置Fig.2 Tensile tension device

2.1.3 垂直拉伸式张紧装置

垂直拉伸式张紧装置同样需要通过外设载荷拉伸张紧滚筒实现对输送带的张紧，结构如图3 所示，该装置与水平拉伸式张紧装置区别在于它不依靠移动小车，而是通过2 个支撑滚筒对皮带运转方向进行改变，将水平运转改为垂直运转，然后通过载荷（配重） 对张紧滚筒进行拉伸，从而为输送带提供张紧力。该装置相对于水平张紧装置而言，占用空间较小，但需要长时间对张紧滚筒施加外载荷，设备耗损率大，降低了输送带寿命，成本也有所提升。

图3 竖直拉伸式张紧装置Fig.3 Vertical tension device

2.1.4 绞车式张紧装置

绞车式张紧装置主要构成部件有速度控制器、停车器、钢丝绳、滚筒等，在带式输送机上布置张力传感器，对输送带张紧度进行监测。当张紧度超出设定标准范围时，反馈至绞车张紧控制系统，对工况进行辨识，调整输送带张力，确保带式输送机正常工作。该张紧装置可根据实时工况对输送带张力进行调整，且占地空间小，是当前较为理想的张紧装置。但该装置受传感器可靠性、信号传输速度等因素的影响较大，可能会出现误动作，导致输送带张紧效果欠佳，影响物料输送，而且输送带在物料输送过程中产生的弹性变形和塑性变形不能及时补偿，有时需要人工辅助进行调整。

2.1.5 液压张紧装置

液压张紧装置利用液压能作为张紧力的源动力，能够按照带式输送机的负载变化而进行调整，结构如图4 所示。该张紧装置响应迅速，能有效防止输送带在启动和运行中的打滑现象，张紧度能高水平保持。另外，该装置还可实现远程控制，可无级调速，同等功率条件下，体积小、质量轻、惯性小、结构紧凑、性能平稳、自润滑、易于实现自动化。

图4 液压张紧类型Fig.4 Types of hydraulic tension

2.2 张紧装置的优化应用

2.2.1 原有张紧装置的问题

开元矿15401 工作面带式输送机主要部件有驱动装置、滚筒、皮带支架、输送带、张紧装置及其它保护装置，运输能力6 000 t/h，地面倾角12°，带宽1.8 m，带速设定值4.3 m/s，输送距离170 m，输送带长度370 m。带式输送机在运行作业中存在一定的惯性，因此在实施输送带张紧控制中必须充分考虑物料重量，确保输送过程中输送带张力有效。输送带安全系数m 的计算公式如下：

式中：P为带式输送机的荷载量，t/h；L为输送带的宽度，mm；F为输送带的最大承载力。代入数据计算得，输送带安全系数为0.95。

15401 工作面带式输送机设计初期考虑空间因素，输送机中部采用垂直张紧装置，结构如图5 所示，张紧滚筒布置在输送带机架上，将输送带机架和外加载荷进行连接，输送带机架在支撑滚筒的支护下，在外加载荷的作用下沿着垂直轨道直线运动，保障带式输送机具有一定的张紧力。

图5 15401 工作面带式输送机张紧装置Fig.5 Belt conveyor tensioning device No.15401 Face

开元矿15401 工作面带式输送机实际运行中，发生3 了次机电设备事故，严重制约了工作面安全高效生产。通过分析研究，确定具体存在的问题。

（1） 张紧装置维护工作量大。该装置需配备3 个贯通，其中1 个作为张紧滚筒，另2 个作为支撑滚筒，导致设备检修及后期维护保养工作量大。

（2） 张紧装置维护难度大。外加载荷位于张紧装置的下方，此位置通常会有物料洒落，工作环境较差，且张紧滚筒的轴承位于半空中，不利于维护保养，检修作业时须攀爬，存在安全隐患。

（3） 张紧装置故障率较多。因维护保养难度系数高，导致对设备的定期维护保养不达标的情况时有发生，特别是润滑工作欠佳，造成设备事故。张紧滚筒所处位置工况恶劣，洒落粉尘会造成轴承损害，给设备运行埋下隐患。滚筒与导轨两端存在一定的间隙，带式输送机高负荷运行时，张紧滚筒可能会出现摆动，导致输送带跑偏。此外，该间隙易于积攒粉尘，未及时清理会加速输送带磨损，降低输送带的使用寿命，设备维护成本加大。

2.2.2 机尾拉伸式张紧装置

为解决该张紧装置与工作面工况不匹配的问题，根据生产情况，并结合巷道布置情况，决定将带式输送机的张紧装置改为机尾拉伸式张紧装置。对现有张紧装置进行拆除，并在带式输送机机尾增设张紧装置，即在尾部增加可移动小车，与末端滚筒进行固定连接，并在小车下方布置轨道，运用钢丝绳将小车、3 组滑轮及外加荷载进行连接，外载荷的重力牵引下，保障张力的稳定性，提高带式输送机的运行可靠性。

3 结 语

开元矿15401 工作面的带式输送机张紧装置优化实装后，运行6 个月，未发生机电设备事故可靠性显著提升。具体表现为，滚筒数量减少为3 个，输送带弯曲转向次数减少，输送带使用寿命提高，有效降低了生产投入；设备维护检修工作量显著减少，提高了设备运转率，降低了维运人员的工作强度；滚筒破损率下降，轴承故障率降低，设备运行平稳，输送带跑偏问题得到有效解决。