任晓磊
淮北矿业股份有限公司机电装备部 安徽 淮北 235000
摘要：为解决多部带式输送机在平面斜交巷道搭接时存在的设备占用率高，装机容量大，设备维护量大，工人劳动强度大，运行成本高等缺点，提出了任意角带式输送机转弯装置，从转弯结构装置的组成和组成部件的确定进行了设计，实现多部带式输送机合而为一运输的目的，通过在许疃煤矿7228工作面工业试验，带式输送机在空载、轻载、满载下进行了较长时间运行，整机运行平稳，没有出现输送带冲击跑偏、胶带滑移现象，设备运转正常。可应用于我国其它地区的矿井和地面有带式输送机转弯运输的地方。
关键词： 带式输送机；任意角；转弯装置；工业试验；运转正常
1、前言
带式输送机是煤矿主要的运煤设备，带式输送机只能直线运行输送物料，当输送线路存在变向时需要两部输送机搭接，无法用一部输送机实现连续运输。目前在煤矿井下运输巷道的开拓上，因地质条件复杂等因素造成巷道并不都是直线，这样在带式输送机布置上有时需要数部输送机搭接使用完成煤炭的运输，造成设备占用率高，装机容量大，设备维护量大，工人劳动强度大，运行成本高等缺点。
任意角带式输送机转弯装置就是在输送机的额定输送距离内，可以在任意角度内将搭接变向运行的两部带式输送机合二为一的装置。该装置无动力，只让输送机改变运输方向，不改变原输送机的工作特性。使原来两部输送机共用一套机头机尾等设备，减少了一部输送机的机头、机尾、张紧装置、储带装置、电控等设备；电耗也大大降低，有较好的节能效果；不需要专职司机，减人提效；维护简单，更降低了生产成本；简化了运输系统。
任意角带式输送机转弯装置的研究成功将是带式输送机运输的一场革命，对巷道的开拓布置、减少巷道的开拓量都有积极意义。
2、工程概况
淮北矿业集团许疃煤矿7228工作面位于82下采区上山右翼第一阶段，工作面设计走向长1420m，整体呈南北走向，向东倾斜的单斜构造，工作面采用综合机械化采煤，带式输送机运煤，根据工作面设计情况，7228工作面机巷有一处呈45°平面交叉巷道，设计两部胶带输送机平面搭接运输，原配套带式输送机运输系统技术参数如下：一部带式输送机装机功率200kW，运距226m，二部带式输送机装机功率2×200kW，运距429m；两部皮带运量均为1200t/h，最大运量1200t/h，带宽1000mm，带速3.15m/s。一部带式输送机机头和二部带式输送机机尾的高差-39m。
由于两部大功率带式输送机平面搭接运输，生产中存在井下供配电设备增加，供电系统复杂化，耗电量增大，给管理和维护带来较大的困难，增加了维护费用，搭接点到机头处为下运，要考虑“飞车”的问题，增加了制动的难度，存在安全隐患，每部皮带机头处要增加机头硐室及供电设备硐室，并且机头硐室超宽、超高、超大，增加了巷道工程量的同时，增加了巷道施工的难度和风险。
3、转弯装置技术设计方案
3.1 设计思路
1、实现折线转弯，考虑空间限制，必须物料在转弯处进行卸载，而且胶带能够把卸载的物料接受，要考虑物料撒落，对物料要有挡物板。
2、胶带转向时，必须是滚动摩擦，这样能保证足够小的摩擦力。
3、为了保证输送物料的带面一致性，胶带卸载后需有改向滚筒改向。
4、在受料点，需增加缓冲托辊组，减少物料对带式的冲击，减缓胶带疲劳程度，延长胶带的使用寿命。
5、旋转部件需要增加安全防护罩。
6、改向时，由于带面更换，需要增加清扫器。
7、受力大的方向要有万向支撑架。
8、必须考虑在任意角度的情况下，输送带、转向滚筒、异型辊之间运行关系的一致性。
9、可适配原带式输送机，且不改变其原有性能。
3.2 转弯结构装置
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组成部分：该装置由转向模块（转向滚筒、转向机架）、改向模块（改向滚筒、改向机架）、受料模块（受料机架、缓冲托辊组）及附件（平托辊、清扫器、挡煤板、防护罩、万向支撑架、调偏装置、风力清扫器等）组成。
3.3 组成部件的确定
根据带式输送机原始参数机及计算公式，按逐点计算法计算出转弯点处胶带张力，以转弯点处的胶带张力值为设计依据。
根据转弯点胶带的受力计算结果及转弯角度合理设计转向滚筒，同时参照《运输机械设计》有关带式输送机滚筒选择计算方法，确定滚筒的直径、长度等参数；并根据计算机的建模，设计滚筒体上异型辊的布置方式及位置，保证胶带运行过程中通过转弯点时，能按照设计要求变向运行，保证胶带运行过程中不跑偏、不撒煤。最后计算校核各部件的强度，以满足设计要求。
采用类比法设计选型，并考虑用户零部件的通用性、互换性，同时参照《运输机械设计》有关带式输送机滚筒选择计算方法，对改向滚筒、缓冲托辊组进行选型。
最终确定各主要组成元部件规格如下：
转向滚筒：规格φ744×2180 ，数量2个；
改向滚筒：规格φ630×1150 ，数量2个；
缓冲托辊组：规格φ133×350×3 ，数量5组；
平托辊：规格φ133×1150 ，数量3个。
4、现场实践情况
带式输送机转弯输送装置在许疃矿7228工作面进行了长达3个多月的应用。使运距655m具有一个45°转弯的运输巷道连在一起。简化了运输系统，减少了设备的初期投资，节省了两个工人岗位。转弯输送装置在使用过程中，使胶带平稳转向，没有出现跑偏、撒煤现象。转弯输送装置没有影响带式输送机的运量等原有性能。
转弯输送装置经过安装调试正常运转后，投入工业性生产试运行，并进行工业性试验，平均运行时间12小时／天，带式输送机已在空载、轻载、满载下进行了较长时间运行，整机运行平稳，没有出现输送带冲击跑偏现象，没有出现胶带滑移现象，设备运转正常，工作可靠、安全、运行情况良好。
通过现场实际运用，该装置具有以下优点：
1、任意角转向。改变异型滚筒在大滚筒上空间包络线结构，异型滚筒首尾相接圆周布置，实现了任意角度转向；
2、运行阻力大幅度下降。其核心部件转向滚筒和异型滚筒同时旋转，降低系统运行阻力；
3、使用成本大幅度下降。异型滚筒的排列方式改变及大滚筒的旋转运动，异型滚筒的受力减小，运行速度降低，另外，异型滚筒表面进行高频淬火，提高耐磨度，使异型滚筒寿命大幅度提高，成本下降；
4、结构模块化设计。根据功能不同，分化成受料模块、转向模块、改向模块，形成通用化、标准化，有利于安装、运输；
5、安全防护。①转向滚筒增加安全防护罩；②极限复位辊设计，使皮带机安全运行；③万向支撑梁，增加刚度和强度；
6、转向滚筒整体进行镀锌防腐处理，确保长时间使用。
5、结束语
任意角带式输送机转弯装置在许疃煤矿7228工作面运输巷的运用，取得了良好的效果，该装置设计先进、结构简单紧凑、各部件布局合理，可实现了多角度折线转弯连续运输，实现了胶带在装置上平稳运行，使胶带不跑偏、不撒煤，阻力系数控制在合理的5-8%范围内，空间尺寸控制在带式输送机机头机尾搭接范围内，实现了任意角转向、运行阻力大幅度下降、使用成本大幅度下降等效果。该装置对国内煤矿井下的大巷、回采工作面、掘进头带式输送机有转弯运输系统具有普遍意义，可应用于我国其它地区的矿井和地面有带式输送机转弯运输的地方，具有广阔的推广应用前景。