TBM皮带机的自动纠偏和防漏渣设计

张玉锋，胡静萍，翟国强

ZHANG Yu-feng,HU JIng-ping,ZHAI Guo-qiang

（中铁隧道装备制造有限公司，河南 郑州 450016）

皮带机输送是TBM 出渣的主要方式，但TBM 皮带机的自动纠偏和防漏渣问题也是设计者重点要解决的问题之一。皮带机跑偏导致了一系列问题，如掉渣漏渣、皮带撕裂、托辊损坏等。皮带机掉落的渣土堆积在施工区，不仅恶化施工的环境，而且需要大量的人力和时间进行渣土清理，增加了施工的成本，所以能够良好地解决皮带机的跑偏和漏渣的问题，对提高TBM 的施工进度，优化施工环境有重要的现实意义。

1 皮带机跑偏原因

TBM 皮带机跑偏影响因素很多，主要有以下情况：①托辊、滚筒中心线与皮带机中心线不垂直；②皮带的接头与胶带中心线不垂直；③托辊、滚筒由于清渣不彻底沾有渣土；④皮带机中心线与隧道理论的中心线不重合，如图1 所示；⑤实际的接渣点与理论接渣点偏差过大等。其中第4和第5 种情况是TBM 皮带机常见的跑偏常见情况。虽然影响皮带机跑偏因素多种多样，但根本原因是胶带的受力不均，产生横向力。

图1 TBM皮带机的跑偏

2 自动纠偏设计

自动纠偏常用于高带速皮带机的纠偏。对于高带速的皮带机，一旦皮带跑偏没有及时察觉并纠正，给皮带造成毁坏是严重的。常见的皮带机自动纠偏装置有机械式纠偏托辊组和液压式纠偏托辊组两种。

机械式纠偏托辊组由检测托辊、纠偏上托辊组、纠偏下托辊组、转动支架、固定支架组成（图2）。当皮带跑偏时，皮带边缘接触检测托辊，在皮带的作用下，检测托辊带动转动支架转动，使托辊组转动一定角度来增加对皮带的反向的横向力，实现纠偏的效果（图3）。

液压式纠偏托辊组由检测轮、纠编上托辊组、纠编下托辊组、油泵、油箱、复合油缸、油管、摆动支架和固定支架组成（图4）。皮带跑偏时，皮带边缘与检测装置上的检测轮接触，驱动检轮带动油泵旋转，油泵从油箱吸入液压油，输出液压油通过摆动油缸上的油路集成块，进入摆动油缸的一个工作腔，另一个工作腔的液压油通过油路回到油箱中，实现摆动油缸的往复运动，驱动摆动支架和摆动支架上的上调心托辊前后偏转进行皮带调正(图5)。

图2 机械式纠偏托辊组

图3 机械式纠偏原理图

图4 液压式纠偏托辊组

图5 液压式纠偏原理图

通过以上原理图可以看出，皮带机的自动纠偏装置工作机理都是通过跑偏的皮带边缘与纠偏装置接触，产生作用力使纠偏装置发生作用。皮带接触的纠偏装置没有提前预判和提前纠正皮带跑偏的功能，只能依靠皮带跑偏后产生力的作用来纠偏，这对于高速运行的皮带来说，磨损是相当严重的。特别对于TBM 皮带机，安装空间狭小，带速高，而且皮带机随拖车转弯产生向心力，皮带向转弯内侧跑偏。这要求TBM 皮带机具备提前自动纠偏的能力，对曲线出渣有自动调整和纠偏能力，一般的纠偏装置从安装空间和纠偏性能上已经不能很好满足TBM 皮带机的提前自动纠偏的功能。

可提前预判和纠偏的新机构结构组成如图6所示。其纠偏原理为：当TBM 皮带机跑偏量达到一定程度，位置检测开关产生信号，传到控制系统，控制系统给出指令使油缸动作，滚筒、托辊组提升和倾斜产生与跑偏相反方向的横向力，通过位置检测装置实时检测，输送带回到平衡位置后，控制系统产生指令，油缸停止动作（图7）。该纠偏机构改变传统的纠偏模式，通过预设皮带的跑偏量来监控皮带的运行情况，进行实时的自动纠偏，不仅保护了皮带，还能实现曲线出渣时的自动调节。

图6 新型纠偏机构的结构图

图7 纠偏机构的原理图

3 防漏渣的设计

皮带机的防漏渣设计是为了提高输送效率，稳定输送带运行，防止渣土掉落采用的保险措施。特别TBM 皮带机安装空间狭小，清渣不便的情况下，防漏渣设计能优化施工环境，减少人工清渣。防漏渣装置由输送带两边增加挡料板和压边密封橡胶来组成（图8）。选择何种的压边橡胶形式是防漏渣设计的关键，当压边橡胶与皮带接触面积过大，驱动功率增大明显，而且对皮带磨损明显，特别输送的渣土磨啄性较大时，对皮带损害极其严重；当压边橡胶与皮带接触面积过小，不能起到防漏渣的作用。

图8 皮带机的防漏渣设计

4 结 论

本文介绍了皮带机自动纠偏的原理，通过对常用的自动纠偏比较，推荐一种新型的适合TBM皮带机的自动纠偏装置，并介绍了皮带机防漏渣设计的注意事项，解决了TBM 曲线掘进时皮带机的自动调节，为皮带机的自动纠偏和防漏渣设计提供了参考。

[1]孙可文.带式输送机的传动理论与设计计算[M].北京：煤矿工业出版社，1991.

[2]王 伟，李传奇.皮带机液压自动纠偏装置[J].矿业科学技术，2008，(03)：41-42.