带式输送机输送带安全系数的探讨

冯亮

摘要：带式输送机作为常用物料运输设备，具有运输距离长、运输效率高、运量大、维护费用低等优点，因此在各行业物料转运环节应用较为广泛。近年来，随着机械和电气控制技术的发展，企业生产效率大幅提高，因此对带式输送机的运行速度和工作稳定性提出了更高要求。跑偏是带式输送机的常见故障之一，跑偏发生时，不仅造成运输物料的洒漏，而且输送带单边磨损加速，易发生撕裂、断带，对设备转运的安全性和连续性造成较大影响。另外，输送带的维修和更换成本较高，也给企业造成较大经济负担。针对输送带的跑偏问题，可从提高设备安装精度、托辊结构改造、增设纠偏装置等方面入手解决，本文将在输送带跑偏原因分析基础上，对具体纠偏措施进行研究。        

关键词：带式输送机；输送带；纠偏；装置；设计

1、带式输送机组成　　

         带式输送机主要由输送带、头架、驱动装置、尾架、改向滚筒、承载托辊、回程托辊和给料装置等组成。其中，输送带环形缠绕在驱动滚筒和尾部滚筒之间，并往复循环运动，槽型托辊上的输送带承载断面呈Ｕ型，由此保证运输物料不向两侧溢出和洒漏；驱动滚筒与驱动装置相连，滚筒与输送带之间的摩擦力驱动输送带运转；托辊用于支撑输送带，提高其承载能力，防止输送带过度下垂。一般情况下，煤炭等物料从尾部滚筒上方的给料装置落下后，沿箭头方向运输至头部滚筒后卸料。

2、输送带跑偏原因

         带式输送机系统主要由输送带、驱动滚筒、改向滚筒、托辊、机架、驱动装置以及张紧装置等结构组成。 输送带不仅具有牵引功能，还有承载运输货物的功能。输送带与驱动滚筒紧密接触，在滚筒摩擦力和张紧力的带动下携带物料按槽形机架上托辊的承托轨道进行直线运动，另一侧滚筒作为换向装置，使得胶带形成一个平行闭合循环的系统。

2.1安装原因

 带式输送机输送带跑偏的一个主要原因是安装误差。其安装时驱动滚筒和换向滚筒与输送带运行路线的中心线不垂直，使得输送带在运行中存在一定初始偏角，造成输送带运行轨迹偏离机架托辊轨道。同理，当安装托辊时未与输送带垂直，输送带在运行中也会发生跑偏。另一个原因则是滚筒、托辊或者输送带在加工时未达到合格标准存在生产误差，例如滚筒外壳不是规则圆筒存在不平衡地方，托辊大小不一均会造成输送带跑偏现象。根据经验，一是输送带两侧承托的高度不同，输送带会向较高的一侧偏移。二是输送带两侧张紧力不同，输送带会向张紧力大的（紧的）一侧偏移；如果托辊与运输轨道轴线不垂直，产生斜向一头在前另一头在后，输送带会向后端发生偏移。        
2.2运行原因
         带式输送机在运行中发生跑偏，最常见的原因是物料在运送过程中因分布不均导致输送带受力不均造成输送带跑偏；带式输送机在运行过程中未及时检修清理，设备发生故障或者托辊、滚筒外壳上粘料、变形，也会引起两侧受力不均造成输送带跑偏。
2.3输送机安装未达到工艺要求
         施工人员在实际安装过程中没有按照工艺要求进行安装，导致输送带中心线与输送机机头、机尾中心线有偏差。当输送机运转时，输送带会对托辊产生一个侧向压力，当该侧向拉压力大于托辊对皮带挤压力时，皮带会出现跑偏现象。
2.4卸料不均
         在多部输送机对物料进行搭接联合运输时，当输送机上皮带与下皮带中心线不重合，或相邻两条输送皮带垂直距离过大，均会造成运输物料在惯性和重力的作用下，受力不匀的物料对下部皮带造成不均匀的冲击，最终导致输送带发生跑偏。
2.5输送机胶带张紧力不足
         输送机胶带松弛张紧力不足时，会引起胶带所受拉力不均匀，这时容易导致胶带跑偏。而导致输送机胶带松弛也主要有两个方面的因素，一是胶带初始安装后，张紧力正常，由于胶带一般承受的载荷量较大，在长时间的高负荷运行之后，胶带容易发生变形，甚至造成胶带边缘严重磨损，从而导致胶带张紧力较低，不能满足胶带正常运输时所需的张紧力要求；二是载荷较大的问题，当输送机没有载荷或者载荷较小时，胶带不会发生跑偏，但是当载荷逐渐加大一定量的时候，此时张紧力也会出现降低，胶带发生跑偏。
2.6 其他原因
         实际生产中，检修人员维护不当，操作人员没有及时发现输送带异常，输送带发生轻微跑偏时工作人员没有及时校正，这也会导致输送带发生跑偏。
3、输送带纠偏系统
3.1 纠偏原理

输送带跑偏一般是由多种原因引起的输送带受力不平衡引起的，输送带纠偏原理是通过纠偏装置对跑偏量的检测以及进行相反方向的驱动调整完成的。目前，带式输送机纠编装置多是利用调心托辊组或检测装置与纠偏装置结合的方式，对输送带跑偏进行纠正。调心托辊一般利用两侧设备阻挡力来纠正跑偏。另一种方式是当输送带运行过程中发生跑偏时，偏移输送带接触到检测轮（感应立辊），由检测轮给出信号驱动液压装置带动调心托辊旋转一定角度进行纠偏。该系统一般由检测轮、油泵、复合油缸、管路以及固定机架等构成。这种方式下偏移输送带需要与检测装置直接接触，准确度不足，容易造成设备损坏。

3.2总体方案设计
         输送带的纠偏根据有无外力的输入可以分为无源纠偏和有源纠偏。其中无源纠偏利用的是输送带跑偏后自身产生的阻力，使得托辊支架反向偏转实现输送带的自动纠偏。而有源纠偏又有机械传动式、液压式、气动式和光电式等几种自动纠偏装置。其中机械传动式纠偏装置的稳定性不足，纠偏效果也较差，但是成本较低，在小型带式输送机上应用比较多；液压式自动纠偏装置稳定性较好，纠偏效果也较好，并且反应灵敏，但是液压传动装置结构复杂，占用空间也大，成本相对较高，同时容易对输送带的边沿造成损伤，零部件易出现故障；气动式自动纠偏装置采用气动的方式进行控制，纠偏效果明显，并且自动化的程度较高，对输送带的损伤较小，但是安装和后期维护较为麻烦和复杂，成本很高，适用于高瓦斯的场所；光电式自动纠偏装置能够实现检测和纠偏一体化，纠偏速度较快，同时对输送带的损伤小，但是对环境较为敏感，适应性较差，在大中型带式输送机上应用较多。本文采用光电式的有源纠偏装置，其结构原理首先跑偏量检测装置监测输送带横向位置的数据信息，并传递给控制器，控制器按照特定算法对数据信息进行计算和分析，并根据计算出的控制量驱动伺服电机转动的速度、方向和角度，从而驱动蜗杆、涡轮运动，最终带动与涡轮连接在一起的托辊支架绕旋转中心一起偏转，小角度改变托辊轴线，实现输送带的自动纠偏。      
4、输送带静态纠偏措施
 为防止输送带跑偏，在设备安装、调试和维修过程中，可采用以下静态纠偏措施，在设备安装过程中，应注意控制驱动滚筒和尾部滚筒的轴线平行度，且滚筒安装底座稳固可靠，在满负荷工况下不发生过大变形。同时，应注意控制滚筒表面粗糙度，防止滚筒表面粘煤，影响滚筒外圆圆柱度。在输送带拼接时，应保证拼接缝齐整，拼接缝与输送带对称中心的垂直度小于1mm，对于生产中发现由拼接质量引起的跑偏，需断开后重新进行拼接；另外，应严格控制输送带的生产质量，保证输送带内部的各段钢丝绳芯长度一致、分布均匀。在输送机工作过程中，及时根据落料堆放情况，调整落料口、导料槽的相对位置，保证煤料均匀落在输送带中心。在输送机停机维修时，检查和清理滚筒、托辊两侧滚动位置的粉尘，加注润滑油，保证槽型托辊两侧的托辊转动灵活，无卡滞。
5、软件程序
         为实现纠偏系统的自动化监测、偏移量纠正及故障报警功能，设计了系统软件程序。 当纠偏装置连续动作超过5min时会自动发出警报，提示工作人员有故障应及时检修排除故障。
6、结束语
         针对输送带运行中跑偏现象，结合生产实际设计出一套自动监测、纠正系统，并对现有纠偏装置进行了改造升级。经测试，系统可达到预期纠偏目的，稳定性好、自动化程度高，有效保障了带式输送机安全经济运行。
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