矿用胶带机自制抱闸机构研究与应用

张天祥

(太钢集团代县矿业有限公司，山西 忻州 034200)

0 引言

对选矿行业来讲，胶带机是系统生产最常用的输送设备，是各选矿厂主体设备工序衔接中必不可少的中转设备。一般矿用胶带机主要规格有B650、B800、B1000、B1200、B1400等，以满足不同输送能力的需求。在选矿系统生产中胶带机主要承担破碎及磨矿工序的给矿作业，一般爬坡布置，采用多组胶带机联合使用构成整套输送系统，来满足主体设备生产工序、给料连续性等要求。胶带机传动、运输系统一般由电机、减速机、高低速联轴器、主动轮、尾轮、输送胶带、托辊等组成。

以山西省代县某选矿厂破碎系统为例，该厂破碎系统共有胶带机16条，输送胶带总长度达到1 000 m以上，其中最长输送胶带达到了78 m，爬坡角度16°。破碎系统小时生产能力为260～280 t，年破碎系统输送能力达到160万t以上。该选矿厂于2000年投产，设备工艺相对简单。在日常生产运行过程中，发现爬坡的胶带机经常由于突发故障(或突然停电等)导致瞬间停车，这时胶带机上的物料由于自重使输送胶带倒转，物料全部堆到尾部，直接造成生产事故。究其原因是最初设计破碎系统流程首先考虑的是成本投入，因此破碎系统的胶带机规格较小以B800、B1000居多，长胶带机头部省去了增面轮，尤其是爬坡的胶带机没有安装抱闸机构，导致后期生产运行中胶带机出现了问题。针对这一现状，该厂自行摸索出了在胶带机头轮处人工填塞铲齿的做法来达到胶带机制动的目的，但这种方式不仅需要人工操作，存在安全隐患，且操作滞后，对胶带造成了一定的损伤。

因此在不做大面积改造和投入的前提下，研究开发一种胶带机自制抱闸机构，在这些投产较早的中小型选矿厂，具有一定的实用价值。

1 机构需具备的特点与要求

1.1 简单可靠、使用维护量小

1)不需要对现场的构件做大的改进。该机构直接安装在胶带机头部滚筒中间架及托辊架横梁上，不改动原有的驱动结构，不需要对胶带机做大范围的改进。

2)机构随胶带机同步工作，不需要人为操作。机构不会影响胶带机正常运行，但在胶带机倒转时机构及时动作，起到抱闸作用。

3)使用维护方便。在日常的使用维护当中，不需要经常人为检查其是否可靠，机构能按照预定的设计要求进行动作。同时有足够的安装空间，满足维护、更换要求。

1.2 适用于现场的工况条件

1)由于胶带机工作在高粉尘、潮湿甚至露天等复杂环境下，因此机构的所有部件必须可以适用于工况条件相对恶劣(如潮湿、空间狭小等)的环境。

2)用户可以根据自己现场设备的空间特点具体布置和安装，如空间尺寸不够时可以做成小型结构，胶带机长的可以适当做大等等，能满足不同胶带机使用的条件和要求。

1.3 比普通抱闸机构投资小实用性好

1)与普通抱闸机构相比，不拆除原有机构，不专门更新换代，只需要安装一套机构就可以解决爬坡胶带机急停倒转问题。

2)该机构可以不需要动力电源，没有传统抱闸机构所配置的液压系统、弹簧机构等等，机构要简洁实用，不需要经常人为的调整和操作，工作简单可靠，运行成本要低。

通过综合分析，计划在原来填塞铲齿做法的基础上进行升级改造，自主设计如下抱闸机构。

2 自制抱闸机构的结构介绍、工作原理

2.1 主要结构与工作原理

2.1.1 抱闸机构的结构形式

该机构由张紧胶带、活动装置、支撑机架三部分组成，见图1。张紧胶带是机构的主要部件，和胶带机输送胶带非工作面相接触，在胶带机正转时受摩擦力的作用其始终处于被甩出的状态；在胶带机倒转时利用张紧胶带卷曲后产生向前的张力，和同方向摩擦力作用下，张紧胶带就被塞进滚筒和输送带之间起到制动作用。

活动装置是保持机构动作可靠的主要部件，使机构与输送带倒转能同步进行，充分保持机构动作灵活、张紧胶带伸缩自如的效果。当胶带机倒转时，张紧胶带及时动作，两边动作幅度基本一致，与输送带始终全面接触。在张紧胶带两侧设计有定位槽和轴承、轴类结构，保证张紧胶带动作范围、动作幅度和动作时间。

而支撑机架为该机构最终能起到抱闸作用提供支持。作为抱闸机构的最终承载部件，当机构动作时，张紧胶带自由端被卷入滚筒和输送带之间后拉直，另一头固定端由于在支撑机架上，保障张紧胶带不被卷走，满足机构制动要求。

张紧胶带沿胶带机头轮略呈S型布置，一端自由另一端固定在支撑机架上，由活动装置满足机构灵活性和布置的形状。图1是侧面图和正面图。

(a)侧面图

2.1.2 工作原理

当胶带机运转时，虽然张紧胶带自然卷曲产生张力，但同时它始终搭覆在输送胶带内圈非工作面上，受输送带摩擦力作用，由于产生的摩擦力和张力方向相反的原理，张紧胶带始终不能塞进滚筒和输送带之间，这样胶带机正常运行时不受限制。

当爬坡布置的胶带机因故障突然带负荷停车，由于输送带上面堆满物料，重力作用会马上使胶带机倒转，物料向后堆。这时输送胶带内圈给张紧胶带的摩擦力和输送带正常运行时的摩擦力方向相同，张紧胶带同时受到自然卷曲张力和同方向摩擦力的作用，在活动装置的辅助支持下从而卷进输送胶带和滚筒之间被拉直，由固定的支撑机架发挥作用，控制张紧胶带不被拉走。这样胶带机反转受限，就达到了制动的目的。

当胶带机恢复正常工作时，由于张紧胶带在滚筒和输送带之间，受到输送带摩擦力的作用，张紧胶带被逐渐导出来，继续搭覆在输送胶带内圈非工作面上，又形成S形状，恢复到最初的工作状态。整个工作过程由活动装置的辅助作用满足机构自由动作及时可靠，不需要人为去操作。

2.2 自制抱闸机构配置方法及原则

2.2.1 首先配置关键的位置点

作为胶带机起动停止发起点的主动滚筒，是抱闸机构最佳配置点。但是考虑到有的主动滚筒设置在胶带机中部，如果仍将抱闸机构布置在主动滚筒处会增加输送带受力段的长度，因此不建议采用。为尽可能减少胶带机输送带受倒转拉力作用的长度，建议抱闸机构布置在胶带机头部滚筒处。同时为避免被输送带上掉落的物料砸到，一般将抱闸机构安置在输送胶带上下层之间、上层胶带正下方的位置，这样上层胶带起保护作用，下层胶带产生摩擦力的作用，带动机构按要求动作。

2.2.2 其次布置机构相应的几何尺寸和相对位置

机构定型尺寸：机构总宽度应小于输送带宽度约200 mm，以不超出输送带宽为宜。机构总长度选1 200～1 500 mm(直径在500～800 mm的滚筒选1 200 mm，直径较大的滚筒选1 500 mm)。张紧胶带宽度略小于机构总宽约50～100 mm，满足胶带在活动机构槽内自由动作的空间。张紧胶带长度选2 000～2 600 mm，选取原则是滚筒直径越大，带长越长；

机构定位尺寸：活动装置距下层输送胶带100～150 mm(一般不要超过150 mm，以免张紧胶带和输送带内圈非工作面接触角度大，导致张紧胶带动作受限)，活动装置和下层输送带夹角保持在10°～15°为宜，张紧胶带超出活动装置400～500 m。支撑机架距下层输送胶带400～500 mm。活动装置轴承选用单列向心球轴承，轴承滑道选择槽钢制作(内槽宽大于轴承外径10 mm以内即可)，见图2。

图2 机构布置图例

2.2.3 总的配置原则

长爬坡胶带由于需要的制动力矩大的特点，一般选用行程较长的张紧胶带，同时宽度尽可能取大。安装机构时，先按图示安装胶带活动装置定型，然后安装支撑机架到位，最后根据现场空间配置张紧胶带，张紧胶带必须可靠固定在支撑机架上，避免受力脱开失去抱闸作用。安装到位后进行调试，张紧胶带伸缩自如没有卡滞现象。在实际使用中，用户可根据配置原则，结合自身状况进行合理布局，最大限度满足现场使用要求。

通过自制抱闸机构的现场投用，在不改变原有设施、没有大量成本投入的条件下，一举解决了困扰胶带机运行的倒转问题，现场运行可靠，维护简单，达到了良好的使用效果。

3 后续使用过程中的几点参考建议

3.1 防尘罩的作用

在使用中抱闸机构处于上、下层输送胶带之间，因此输送带内表面附着的细粒级矿粉会落在机构上部，影响机构正常动作。用户可根据现场环境特点，在上部制作安装防尘罩，日常运行中定期清理罩子上部积尘即可[1]。

3.2 定期检查

张紧胶带在运行中会逐渐磨损，影响到机构的动作可靠性，因此需要定期检查。用户在安装时可将输送胶带剥层使用，既增加张紧胶带灵活性，又可以降低自重对输送胶带内圈非工作面的磨损，保证机构运行安全可靠。

3.3 输送带接头质量很关键

由于用户使用的输送带接头多为硫化或胶接，因此应尽可能保证输送带在接头部位的平整光滑，避免运行中张紧胶带始终磨损接头部位，导致接头处脱开，影响输送带使用寿命。

4 结语

矿用胶带机自制抱闸机构由于其简单可靠不需要动力电源的特点，在部分中小矿山具有一定的实用价值。用户可根据现场环境灵活配置，综合实施，效果会更好。