煤矿强力带式输送机防撕裂自动装置的设计.pdf

收稿日期２０１９－１２－２６基金项目安徽三联学院校级科研项目（ＫＪＹＢ２０１８００４）作者简介刘士杰（１９８１－），男，安徽利辛人，讲师，硕士，主要从事煤矿机械和数控技术方面的研究。煤矿强力带式输送机防撕裂自动装置的设计刘士杰（安徽三联学院机械工程学院，安徽合肥２３０６０１）摘要煤矿强力带式输送机在煤矿运输中发挥着极为重要的作用，为防止输送带在运行中发生撕裂等问题，设计出一种防撕裂自动装置，可实现煤块在下落过程中减少对输送带的冲击力和刺穿力，有效地解决了输送带的撕裂问题，为其他防撕裂装置的设计提供了技术借鉴。关键词带式输送机；防撕裂；自动装置；缓冲挡板中图分类号ＴＤ５２８；ＴＰ６３文献标识码Ａ文章编号２０９６－７９０Ｘ（２０２０）０５－００２９－０３ＤＯＩ１０．１９５７６／ｊ．ｉｓｓｎ．２０９６－７９０Ｘ．２０２０．０５．００５ＤｅｓｉｇｎｏｆＡｕｔｏｍａｔｉｃＤｅｖｉｃｅｆｏｒＰｒｅｖｅｎｔｉｎｇＴｅａｒｉｎｇｏｆＳｔｒｏｎｇＢｅｌｔＣｏｎｖｅｙｏｒｉｎＣｏａｌＭｉｎｅＬｉｕＳｈｉｊｉｅ（ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｏｆＡｎｈｕｉＳａｎｌｉａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，ＨｅｆｅｉＣｉｔｙ，ＡｎｈｕｉＰｒｏｖｉｎｃｅ２３０６０１）ＡｂｓｔｒａｃｔＴｈｅｃｏａｌｍｉｎｅｓｔｒｏｎｇｂｅｌｔｃｏｎｖｅｙｏｒｐｌａｙｓａｎｅｘｔｒｅｍｅｌｙｉｍｐｏｒｔａｎｔｒｏｌｅｉｎｃｏａｌｍｉｎｅｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ．Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｐｒｅｖｅｎｔｔｈｅｃｏｎｖｅｙｏｒｂｅｌｔｆｒｏｍｔｅａｒｉｎｇｄｕｒｉｎｇｏｐｅｒａｔｉｏｎ，ａｎａｎｔｉ－ｔｅａｒｉｎｇａｕｔｏｍａｔｉｃｄｅｖｉｃｅｉｓｄｅｓｉｇｎｅｄ，ｗｈｉｃｈｃａｎｒｅｄｕｃｅｔｈｅｉｍｐａｃｔｆｏｒｃｅｐｉｅｒｃｉｎｇｆｏｒｃｅｏｎｔｈｅｃｏｎｖｅｙｏｒｂｅｌｔｄｕｒｉｎｇｔｈｅｆａｌｌｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓｏｆｃｏａｌｐｉｅｃｅｓ，ｅｆｆｅｃ  ｔｉｖｅｌｙｓｏｌｖｅｔｈｅｔｅａｒｉｎｇｐｒｏｂｌｅｍｏｆｔｈｅｃｏｎｖｅｙｏｒｂｅｌｔ，ａｎｄｐｒｏｖｉｄｅｔｅｃｈｎｉｃａｌｒｅｆｅｒｅｎｃｅｆｏｒｔｈｅｄｅｓｉｇｎｏｆｏｔｈｅｒａｎｔｉ－ｔｅａｒｉｎｇｄｅｖｉｃｅｓ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓｂｅｌｔｃｏｎｖｅｙｏｒ；ｒｉｐｐｌｅ；ａｕｔｏｍａｔｉｃｄｅｖｉｃｅ；ｂｕｆｆｅｒｂａｆｆｌｅ０引言在大型煤矿的开采中，带式输送机是煤矿运输中非常重要的机械设备，尤其对于一些机械化开采的大型煤矿如神华准格尔煤矿、大同煤矿、安徽淮南矿业集团新庄孜煤矿和张集煤矿等对于强力带式输送机的应用更加广泛。然而，强力带式输送机在带来经济利益最大化的同时，也产生了一些输送带在运行中发生撕裂的负面效应，情况恶劣时还会造成整个生产线的停滞，甚至导致一些重大事故的发生。由于输送带在生产运行中很难进行实时检测，一些工作人员对输送带的撕裂等问题不能够及时发现和解决也是造成输送带事故原因之一。目前，国内对于输送带撕裂的研究很多，但也存在实用性不足等方面的原因不能大范围地推广及有效解决。基于以上诸多原因，有必要对输送带的撕裂采取预防措施并设计出相应的机械装置，从源头上消除造成输送带撕裂的安全隐患，大大降低煤矿输送带撕裂的故障率，提高煤矿生产安全和经济效益。１输送带撕裂原因分析根据输送带工作情况分析，造成输送带撕裂的原因很多，但通过总结发现造成输送带失效的主要原因大致有以下几种情况。（１）输送带工作表面的磨损。由于输送带是由橡胶、硅胶、聚氯乙烯材料、聚氨酯、纤维、织物及绳芯等复合制品制成的，其外表面是由一层橡胶包布所覆盖。在运煤的过程中煤块与输送带之间会产生弹性变形及滑动摩擦，经过多次使用会对输送带工作表面产生磨损，这是正常的磨损状态，磨损量均匀，这种磨损是不可避免的。（２）煤炭中的异物及利器等对输送带的非正常第２２卷第５期Ｖｏｌ．２２Ｎｏ．５黄河科技学院学报ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＨＵＡＮＧＨＥＳ＆ＴＣＯＬＬＥＧＥ２０２０年５月Ｍａｙ２０２０破坏。输送带在运输过程中所夹杂的一些金属薄片，尖锐的物体刺入输送带所造成的撕裂破坏较为严重，甚至导致整条输送带的报废。（３）输送带发生跑偏、回程卷带物料以及输送过程中物料流动不畅所造成的撕裂情况。（４）物料下落过程中由于煤块通过漏斗与输送带之间所产生的高度差所造成的对输送带的冲击力所造成的破坏。尤其对于较为锋利的或者有棱角的物块在下落过程中因物块本身的自重和惯性力所造成的对输送带较大的冲击破坏力，极易刺入输送带并极大可能造成输送带的撕裂损坏，这种情况的发生对于输送带的正常运行将是极为不利的。（５）其他原因所造成的输送带撕裂。比如橡胶老化、龟裂、温差变化及受力不均等影响所造成的撕裂问题等等。２自动装置的整体方案设计该自动装置设计是针对煤矿输送带在落煤瞬间降低煤矿的下落高度差来降低煤块下落时的冲击力，对输送带起到一定缓冲力的作用，有效减少煤块等物料的棱角对输送带的刺穿力及应力集中，以达到有效预防和减少输送带的撕裂，延长输送带的使用寿命，最大限度降低煤矿的事故率。自动装置的整体结构方案设计示意图如图１所示。运煤机通过漏斗１０将煤块投向输送带的着落点时，在下落过程中利用在漏斗和输送带之间的缓冲挡板１３、１４进行缓冲煤块落下的冲击力并降低大部分的动力势能。此时缓冲挡板在煤块的重力及拉簧的弹性拉力作用下自动形成Ｖ字形的漏口，漏口的大小根据煤块量的多少及拉簧的拉力大小自动调节。煤块在缓冲挡板的作用下从Ｖ字形的漏口中缓慢的流向输送带中部位置，主动滚筒１驱动输送带运动并将煤块运送到指定位置。该自动装置结构简单、安装方便、成本低廉、便于维护，并有效地降低了煤块及其他棱角物料对输送带的冲击力及穿刺力，对输送带的撕裂起到一定的保护作用，延长了输送带的使用寿命，提高了煤矿的安全性，大大降低了煤矿机械的事故率。３自动装置的各主要部件设计３．１缓冲挡板的功能设计根据左、右缓冲挡板的具体功能和运动形式，并结合实际工作情况，该缓冲挡板应当满足以下功能图１自动装置整体结构方案设计图１．主动滚筒；２．上托辊；３、４、５、６、７．改向滚筒；８．下托辊；９．机尾换向滚筒；１０．漏斗；１１．煤块；１２．拉簧；１３、１４．缓冲挡板；１５．框架；１６．挡块（１）煤块从漏斗下落时落在缓冲挡板上能够形成Ｖ形口，以方便煤块等物料及时下落于输送带上，Ｖ形口大小可以借助拉簧的拉力进行调整，以满足不同物料场合的需要。（２）缓冲挡板要设计成一定的坡度，以利于煤块物料具有下滑的运动或运动趋势。（３）缓冲挡板要设计成防止煤块物料洒落的保护结构，以确保煤块都能准确落入输送带中，提高运煤的效率。（４）缓冲挡板强度要足够，能够完全抵抗煤块物料等尖锐物体的刺穿力。３．２缓冲挡板的造型设计对于缓冲挡板的造型设计要满足相应的使用要求。首先，煤块落入缓冲挡板之后在其倾斜角度的情况下能够自行沿着表面下滑到输送带上，所以对其相应的造型设计要具备这一基本要求。其次，漏斗在落煤的过程中还要能确保煤块不洒落到附近的区域，那么在缓冲挡板的相应的边上要设计成一定高度的挡板，防止煤块等物料的洒落。缓冲挡板具体的三维设计图如图２所示。图２缓冲挡板三维图３．３框架的造型设计框架的设计主要是满足强度要求以及方便连接０３黄河科技学院学报到机器及其附属设备上进行固定连接，其底部通过螺栓连接进行固定，方便操作和使用。具体设计图如图３所示。图３框架三维图３．４拉簧设计拉簧设计主要满足具体的拉力需要，根据缓冲挡板的开合度可以适当选择不同拉力的拉簧，拉簧作为标准件很容易从市场上购买，而且规格多样，可以选择适合所需要的拉力拉簧和材料即可，拉簧三维图如图４所示。图４拉簧三维图３．５自动装置的总装设计根据煤矿输送带具体的工作要求，将自动装置安装于输送带的两侧，在输送带的落煤位置左右两边各布置缓冲挡板１个，各主要部件总装之后其具体的三维效果图如图５所示。图５总装示意图４结语煤矿带式输送机在煤矿生产运输中担负着极为重要的运输任务，尤其对于一些大型的机械化开采煤矿企业显得尤为重要。因此，输送带的好坏直接影响煤矿的运输量和生产效率，对于输送带的撕裂预防刻不容缓。本装置设计通过缓冲挡板来有效降低煤块的下落高度和冲击力，在一定程度上预防和减少了输送带发生撕裂，延长输送带的使用时间和寿命。该装置操作简单，安装使用方便，可满足不同场合下煤矿企业运输的要求，在其他领域也能够较好地推广和使用。参考文献［１］刘士杰，刘广胜，朱永刚．基于射频识别技术的强力带式输送机纵向撕裂保护应用研究［Ｊ］．煤矿机械，２０１９，４０（１）４０－４１．［２］方崇全．基于无源ＲＦＩＤ技术的输送带撕裂检测系统设计及应用［Ｊ］．煤矿机械，２０１９，４０（３）１１５－１１７．［３］郭鑫，周建，左英杰．带式输送机输送带撕裂力检测检验方法研究［Ｊ］．煤矿机械，２０１９，４０（３）４３－４４．［４］辛楠．煤矿井下带式输送机防撕保护的研究［Ｊ］．机电工程技术，２０１８，４７（１２）７９－８２．［５］赵亚华，李凯丰，张建伟．带式输送机输送带撕裂与破损维修技术［Ｊ］．现代矿业，２０１７，３３（９）２４７－２４８．１３刘士杰煤矿强力带式输送机防撕裂自动装置的设计

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