宋 涛

（同煤集团永定庄煤业公司安监站， 山西 大同 037024）

引言

皮带运输机是一种运输装置，由电机提供动力，利用滚筒与输送带之间的摩擦力来运载物体。皮带运输机由于运输量大、距离长、稳定可靠、构造简单且适应能力强而被各行各业广泛使用，尤其在煤矿井下生产中更是担负着无可替代的作用。在实际生产应用过程中，当滚筒与皮带面之间摩擦力减小，或者所承载的物料过重时，皮带可能发生打滑而不能传递牵引力，从而对生产造成影响和产生经济损失。为了确保皮带运输机运输过程中的稳定性，拉紧装置往往是必不可少的部件，它既能避免输送带下垂而致使所运输物品掉落，同时也能基于具体运输工况而弥补输送带伸长量的变化问题，从而确保皮带运输机可靠运转[1]。然而不同工况适合的拉紧方式存在显著不同。

1 皮带运输机拉紧方式的分类

1.1 螺杆式拉紧类型

螺杆式拉紧类型如图1所示，可知螺杆式拉紧类型的张紧滚筒设计在皮带运输机尾端的架子上，当需要变化皮带张紧度时，利用特定工具调节皮带螺杆的伸长量，从而控制张紧滚筒移动，进而达到调控皮带运输机张紧程度的目的[2]。螺杆式拉紧类型构造较为简单，成本低，但是张紧滚筒往往会随着时间而移动位置，导致张紧程度随时间延长而下降。该装置适合应用在对张紧精确度不高、张紧力要求较小、皮带作业时间有限的皮带运输机。

1.2 水平拉伸式张紧类型

皮带运输机水平拉伸式张紧装置如图2所示。由图2可知，该装置将张紧滚筒安装在可移动小车上，外加荷载通过滑轮组始终连接小车确保张紧力的大小和方向保持不变，其最大张紧程度取决于外加荷载的重量。皮带运输机拉伸式张紧装置构造较为简单，后期投入维护小，但装置占地体间较大，安装调试较为复杂，因此，该装置多用于长时间运输物料、运输距离长且运载功率较大的皮带运输机[3]。

图1 螺杆式拉紧类型

图2 拉伸式张紧装置

1.3 竖直拉伸式张紧类型

皮带运输机竖直拉伸式张紧装置如下页图3所示。由图3可知，竖直拉伸式张紧装置同样通过外加荷载来拉伸张紧滚筒从而完成对运输皮带的张紧，和水平拉伸式张紧装置不同的是它并不需要移动小车，而是通过两个支撑滚筒改变皮带运转方向，方向由水平转变为竖直，再通过外加荷载对张紧滚筒进行竖直拉伸。这种装置较水平拉伸式张紧装置而言，占地空间小，但是由于持续对张紧滚筒实施外加荷载，无疑增加了设备的耗损率，增加成本投入，缩短了皮带使用寿命。

图3 竖直拉伸式张紧装置

1.4 绞车式拉紧类型

绞车式拉紧类型由速度控制器、停车器、钢丝缆绳、皮带滚筒等部件构成，通过在皮带运输机上安装张力测定传感器，实时监测皮带运输机的张紧程度。一旦张紧程度改变，且超过所设定的正常范围时，绞车式拉紧类型即能迅速作出反应，基于当前工况及时作出准确判断，重新核定皮带机张力以保证输送机正常生产。绞车式拉紧类型可以基于具体工况实时调控皮带拉紧程度，是目前较为理想的拉紧类型，然而由于传感器可靠性问题及传送信号传输速度等因素的制约，绞车式拉紧类型有时会出现错误动作指示，从而影响皮带拉紧效果。

1.5 液压拉紧类型

液压拉紧类型如图4所示。由图4可知，液压拉紧类型通过液压能为皮带提供张紧力，能够根据皮带运输机的荷载变化实时反馈调节。该装置反应动作快，能有效避免皮带启动和运行过程中的打滑、运行不平稳等情况，张紧程度能够始终保持较高水平。液压拉紧类型能够控制皮带的正常生产张紧力是启动张紧力的0.7～0.8倍，运输过程平稳，除此之外，其还能远程调控张紧类型。

图4 液压拉紧类型

2 某矿607皮带运输机拉紧方式的优化

由于最初设计时主要考虑到空间限制的原因，某矿607皮带运输机采用中部竖直拉升式张紧类型，结果在后期1年的试验运行过程中，出现4次机电事故，影响生产运行，造成了不必要的经济损失。607皮带运输机主要由驱动装置、滚筒、皮带架、运输皮带、拉紧装置及其他保护装置组成。它的运输能力为6000t/h，皮带机倾角为13°，皮带宽度为1.8m，带速设定为4.2 m/s。皮带运输距离可达160 m，运输皮带长度为328 m，皮带的安全系数为0.95。皮带运输机在运转过程中具有一定的惯性，因此在进行皮带拉紧调控时往往要考虑运载物体重量，以保证运输物体不会和皮带发生打滑。皮带的安全系数m计算公式如下：

式中，P为皮带运输机的荷载量，t/h；L为皮带的宽度，mm；F为运输皮带的最大承载力。

使用中部竖直拉升式张紧类型，如图5所示可知，张紧滚筒安设在皮带机架上，而皮带机架与外加荷载连接为一个整体，皮带机架在支撑滚筒的支护下，在外加荷载作用下沿着竖直轨道上下运动，从而确保皮带运输机有一定的张紧力。在使用过程中，存在部分问题严重制约矿井的高效生产运输任务，具体如下：

图5 607皮带运输机拉紧方式

1）拉紧类型维护任务重。这种拉紧方式需要配备3个滚筒，其中1个用于拉紧使用，另2个用于支撑支架，因此给设备检修及后期维护增加了巨大的工作量。

2）拉紧类型维护难度高。外加重物荷载处于张紧装置下方，该位置空间环境较为恶劣，张紧装置的两端轴承处在半空中，保养比较困难，检修人员需要携带专用工具进行检查，还需要攀爬作业，安全隐患较大。

3）拉紧类型故障频发。由于保养难度大，部分抱有侥幸心理的操作人员对设备的定期保养不能达到规定要求，尤其是润滑不到位，这有可能引发机电事故灾害。张紧滚筒由于所处的空间位置极其恶劣，飘散的煤粉尘会增加轴承损坏，从而导致机电故障率增加。滚筒与导轨两端存在一定距离的间隙，当皮带运输机在高负荷运行时，拉紧装置有可能会出现左、右摆动的情况，从而引起皮带运输机发生跑偏。另外，该间隙内容易积聚粉尘，产生大量煤泥，长时间不清理的话会导致皮带损坏，致使输送带的使用寿命大幅衰减，生产成本高。

为解决现有中部拉紧系统和607工作面具体工况的不匹配问题，结合生产实际情况和井下布置状况，考虑将607工作面变为机尾拉伸式张紧装置，首先将现有的中部拉紧系统彻底拆掉，然后在机尾处安设拉紧系统，即在尾端处增设可移动小车，并和末端滚筒连接固定，此时在小车下方铺设能使其前后运移的轨道，通过钢丝缆绳将小车、3组滑轮及外加荷载连接，这样在外加荷载的重力拉伸下，能够保证张紧的稳定性，提高工作性能。在改进皮带机的拉紧方式后，试验运行6个月，未曾发生机电事故，工人检修过程中消耗时间减少，后期成本投入明显减少，安全性得以提高。

3 结论

较之前拉紧方式优化后的拉紧方式优势显著，具体体现为：滚筒数量减少为3个，皮带运输机能够有效避免多次弯曲转向，使用寿命明显延长，能有效节约生产投入；设备维护量明显减少，不仅能够降低操作人员的工作强度，提高设备运行质量，而且设备维护更加方便安全；滚筒破损率明显降低，轴承损坏也明显减少，设备运行过程中振动率相对减小，皮带运输机跑偏问题得以彻底解决，输送机皮带撕裂发生率显著降低，大大提高了输送机使用寿命，增加了经济效益。