井下气动皮带纠偏装置设计.pdf

第 5期 总第 1 8 0期 2 01 3年 l O月 机 械 工 程 与 自 动 化 MECHANI CAL ENGI NEE RI NGAUTOMATI ON No ． 5 Oc t ． 文章编号 1 6 7 2 6 4 1 3 2 0 1 3 0 5 0 1 8 1 0 2 井下气动皮带纠偏装置设计 姜 波 大同煤矿 集 团 小峪煤矿 ，山西 怀仁0 3 8 3 0 0 摘要 针对煤 矿井 下皮带运输机跑偏现象 ．利用 井下压风系统作为源动力 ，设计纠偏装 置。在皮带架上安装 回转机架 ，当皮带跑偏 时，压风 系统驱动 气缸使 回转机架旋转，纠正皮带跑偏现象。 关键词 皮带输送机 ；纠偏装置 ；回转机架 ；压风 系统 中图分 类号 TD 5 2 8 ． 1 文献标识码 B 0 引 言 皮带输送机是煤矿井下主要 的运输设备 ， 在煤矿 运输中起着至关重要的作用 ， 只有皮带平稳运行 ， 才能 保证煤矿的安全生产。煤矿井下特殊的环境是导致皮 带输送机事故多发 的主要原因， 对皮带进行多重安全 保护可有效地防止事故的发 生， 而对皮带跑偏 的治理 可有效地提高其运行效率和减少安全事故 。 1皮 带跑 偏原 因及 后 果 皮 带 跑偏 是指 在运 输过 程 中发 生 皮带偏 离 输送 机 中心线的现象 ， 造成此现象的原因主要有 皮带机架的 安装不规范、 物料堆积不平衡， 皮带运行 不合 理等， 但 实质是由于运行 中受力不平衡导致皮带发生偏移。皮 带跑偏危 害性大 ①会造成运输物的翻转， 可能引发摩 擦起火等事故 ， 从而造成人员伤亡 ； ②跑偏后皮带磨损 严重 ， 皮带强度降低 ， 可能引发断带等重大事故 ； ③会 使物料洒落于设备上或者导致皮带驱 动受力不均匀 ， 影响设备 的使用寿命 。在 良好的环境下皮带跑偏是治 理 的重点 ， 而在井下恶劣的环境 中它更是防止的重点。 本 文针 对 煤 矿井 下 的运行 环境 对防止 皮带 跑偏 的方法 进 行探 讨 并对 纠偏 装 置进行 设计 [ 1 ． z ] 。 2 常 用 纠偏 装置 为了防止皮带跑偏引发事故 ， 皮带运输机设计有 纠正跑偏功能 。目前 ， 纠偏装置主要有机械 回转式 、 液 压式和电动推杆式 。常用的机械回转式是当皮带跑偏 时 ， 回转托辊架根据偏转位置反向旋转 ， 将 皮带纠正。 该装置结构简单 ， 但稳定性较差。在使用 中发现其纠 偏效果不明显 ， 不能完全将皮带纠正在合适的位置 ； 当 皮带跑偏严重时， 由于纠偏效果差 ， 反而导致皮带运行 不稳定。而液压 、 电控式则需要提供动力源或利用皮 带运行为动力 ， 因此其结构复杂 ， 不利于井下复杂环境 的使用 ， 而电控式更需要额外增加机械电气 的防爆 功 能， 极大地增加 了设备 的成本 ， 即增加 了煤矿 生产 成 本 ； 液压无源式纠偏装置利用运行 中的皮带作为动力 源， 简化 了机电结构 ， 在部分矿井 中进行 了配备， 但设 备造价相对较高 ] 。 3 气 动 纠偏装置 目前国家要求煤矿建立压风 自救系统 ， 且规定 在 间隔不大于 2 0 0 m 处应安装供气 阀门。本设计就是 以压风 系统 的气 压 为动 力 ， 安装 本 系统 时 只需 在压 风 管 1 0 0 I T I 处位置加装供气阀， 压风管路与压风系统的 供气 阀通过三通接通 ， 既不影响压风系统的正常运行 ， 又可以作为皮带纠偏的动力源。当皮带发生跑偏时 ， 气阀开启 ， 驱动气缸使皮带位置回正。气动纠偏装置 无动力输人、 无 电气控制 ， 可实现 自动纠偏， 适用于井 下复 杂 的环境 ， 也 不会 引起瓦斯 爆炸 。 3 ． 1 气动 纠偏 装 置 结构设计 气 动纠偏装置的托辊架通过转轴与皮带架连接， 气缸推动转轴旋转来进行纠偏 。当皮带正常运行时， 立辊与托辊架保持初始平衡位置 ， 如图 1 所示 ， 此时皮 带处于中间位置， 没有碰触立辊 ； 当皮带发生跑偏时， 如图 2所示 ， 立辊被皮带推动发生角度改变 ， 立辊架随 着角度变化与换 向阀发生位置的相对 变化 ， 从而启动 换 向阀， 使换 向气 阀动作 引发压风管路 中的气体进入 气缸导致气缸活塞伸缩。活塞杆的伸缩使 回转机架发 生角度旋转 ， 使运行 中的皮带不断回正 。回转机架 回 转的 目的就是为了调整皮带位置， 直到皮带纠正后， 立 辊又处于初始位 置， 换 向阀同时也相应处 于中位 闭 合 ， 气缸不动作 ， 回转机架结束旋转 。 收稿 日期 2 0 1 3 0 5 2 4 ；修 回日期 2 0 1 3 0 5 3 0 作者简介 姜波 1 9 7 1 一 ，男 ，山西怀仁人 ，工程师 ，本科 ，主要从事煤矿机 电安全工作。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 1 8 2 机 械 工 程 与自 动 化 2 0 1 3 年 第 5期 本设计通过立辊 的旋转角度来判断皮带跑偏 ， 同 时也是通过立辊旋转角度来 开闭换 向阀， 从而调节气 缸活塞的位移量， 使 回转托辊架旋转 ， 实现皮带 的纠 偏。气动纠偏机构如图 3 所示。 1 一立辊 l 2 一物料 ； 3 一转 轴； 4 一换向阀 图 l 皮带平稳运行简 图 2 1 一立辊 } 2 一物料； 3 一转轴 ； 4 一换向阀 图 2 皮带跑偏 简图 1 一皮带 ； 2 一立辊 ； 3 一回转托辊架 ； 4 一气 缸； 5 一转轴 ； 6 一托辊 图 3 气 动纠偏机构简 图 3 ． 2 纠偏装 置 气动 系统设计 纠偏装置气动系统需要与立辊配合以实现皮带的 纠偏。井下压风系统气压为 0 ． 3 MP a 0 ． 8 MP a ， 可 以作为纠偏装置 的动力 。部分矿井地质和系统复杂 ， 风压波动较大 ， 需安装增压阀和稳压阀， 以满足整个纠 偏装置的运行要求。压风管路 中的气体主要不是来源 于井下， 而是来源于矿井地面， 而地面环境也同样煤尘 较大 ， 因此在压风管通入纠偏装置时必须安装空气滤 芯， 且保证每 3个月对滤芯进行检查和更换 ， 以延长装 置的使用寿命 。此外 ， 为防止井下意外事故的发生 ， 必 须安装释压阀， 将释压压力调整为 1 MP a ， 当系统发生 故障或意外事件 ， 压力大于 1 MP a时， 气体从释压 阀 处排出 ， 可实现 降压， 释压阀气 体排气 口三通 连接气 铃， 当发生事故时 ， 气铃可以起到提醒作用 。当释压 阀 发生压力释放动作后 ， 进风管路 中失去压力 ， 从而使 系 统停止运行， 防止事故的发生。当皮带纠正后 ， 立辊恢 复初始位置 ， 立辊架使换 向阀处于中位 。此时 ， 进气管 路侧的气缸腔 内压力与风管 中压力相 同， 而排气管侧 的气缸腔内无压力 ， 必然导致换 向阀处于中位 关闭位 置 ， 活塞因两腔压力不同仍然发生伸 缩， 从 而使 纠正 的皮带再次跑偏。因此为了防止换 向阀位于 中位时 ， 气缸因两腔气压差发生运动， 安装了止 回阀。止 回阀 压力设定应根据气缸参数和风管压力 确定 ， 以实现 系 统的平稳可靠运行。气动系统简图见图 4 。 1 一立 辊 ； 2 一换 向 阀 图 4 气动 系统简 图 4结论 本装置利用井下压风系统为动力源 ， 所 以无需考 虑防爆的要求 。通过皮带运行位置来判断跑偏 ， 通过 风压对跑偏的皮带进行 自动纠偏， 减少了运输事故 ， 设 备结构简单 ， 适用于建立 了压风系统且风压稳定 的矿 井 。 参考 文献 [ 1 ] 李晓军． 浅谈矿井皮带运输 机的管理[ J ] ． 科学 之友 ， 2 0 1 1 8 1 0 9 一 l l O ． [ 2 ] 王耀 ， 仝荣 山． 皮带 运输 机胶 带跑 偏 的原 因 及控 制 方法 [ J ] ． 山西能源与节能 ， 2 0 0 9 6 2 4 2 5 ． [ 3 ] 王风文 ， 宋连英 ， 李素敏．带式 输送 机常见跑偏 问题 的分 析与处理[ - j - ] ． 煤矿机械 。 2 0 0 8 1 O 1 7 7 1 7 8 ． De s i g n o f Un d e r g r o u n d Pne u ma t i c Be l t Co r r e c t i o n De v i c e J I ANG B o Xi a o y u Co a l M i n e of Da t o n g Co a l M i n e Gr o u p，H u a i r e n 0 3 8 3 0 0 ，Ch i n a Ab s t r a c t To t h e p r o b l e m o f b e l t r u n n i n g d e v i a t i o n i n c o a l mi n e ，b y u s e o f t h e d o wn h o l e p r e s s u r e wi n d s y s t e m a s p o we r a c o r r e c t i o n d e v i c e f o r b e l t r u n n i n g d e v i a t i o n i s d e s i g n e d ．Th e r o t a r y r a c k i s i n s t a l l e d o n t h e b e l t f r a me ，wh i l e t h e b e l t r u n n i n g d e v i a t i o nt h e d o wn h o l e p r e s s u r e wi n d s y s t e m d r i v e s t h e c y l i n d e r 。t o c o r r e c t t h e b e l t r u n n i n g d e v i a t i o n p h e n o me n o n ． Ke y wo r d s b e l t c o n v e y o r ；c o r r e c t i n g d e v i c e ；r o t a r y r a c k ；c o mp r e s s e d a i r s y s t e m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m