带式输送机胶带跑偏的原因与治理专题报告

本科毕业设计（论文）专题带式输送机胶带跑偏的原因与治理带式输送机由于具有结构简单，造价低廉，并且维护方便，可以实现不同距离运送物料的要求等特点，因此，被广泛应用在矿山、冶金、电力、港口、煤炭等部门，是生产工程中最常用的一种输送机械。但带式输送机在工作过程中会出现不同情况的问题，其中以胶带在运行中跑偏最为常见。所谓胶带跑偏，就是带式输送机在运转过程中胶带中心线脱离输送机的中心线而偏向一边的现象称之为胶带跑偏。胶带跑偏可能造成物料撒落和浪费，使胶带的边缘与机架相互磨损，使胶带过早损坏，从而大大降低胶带的使用寿命。胶带又是输送机的重要组成部分，其用量大价格较高，在整个输送机的成本中占了很大的比重大约为 50%。当胶带跑偏严重时胶带将脱离托辊掉下来，或者发生胶带划破等严重事故，使带式输送机不能正常工作。由于生产过程的连续性和设备之间的联锁性，如果其中一条带式输送机发生故障，就会影响其他设备的正常运转，造成整个生产过程的瓦解，因此，分析和研究带式输送机输送胶带跑偏的机理和原因，找出减小和消除胶带跑偏现象的方法，在实际生产过程中具有重要意义。1.带式输送机胶带的跑偏机理在带式输送机中，由于输送机胶带既是牵引构件，靠它来传递运动和动力，又是承载件，用来支承物料载荷。而在带传动中，传动带只是牵引构件，用来传递运动和动力。在实际工作中，根据不同的工作条件，可以选用不同质地的传送带，常用的传送带类型有：钢丝芯带、强力尼龙芯带、橡胶帆布带等。此处以平皮带为例加以分析，图 1 为平带传动原理图。传送带不工作时，由于传送带张紧在两滚筒上，故传送带两边的拉力应相等，都等于初拉力 F0。当传送带以顺时针方向转动工作时，紧边拉力为 F1，松边拉力为 F2。则传送带工作时的有效拉力 Fe 为Fe=F1-F2。如果近似地认为传送带工作时的总长度保持不变，则传送带的紧边拉力的增量，应等于传送带松边的减少量，即 F 0=(F1+F2)/2。由上两式可得 F 1=F0+Fe/2，F2=F0-Fe/2。将柔韧体摩擦的欧拉公式 F1= F2efa代入上式得Fe0=2F0(efa-1)/(efa+1)。本科毕业设计（论文）式中： F 0输送带的初拉力；F1输送带的紧边拉力；F2输送带的松边拉力；f输送带与带轮之间的摩擦系数；a带在带轮上的包角；Fe0带所能传递的最大有效拉力。由此可知：输送带的最大牵引力是与初拉力 F0成正比的；最大牵引力随着包角 A 的增大而增大；最大牵引力随着摩擦系数的增大而增大。通常带式输送机胶带的宽度较宽，这是由带式输送机的工作所决定的。因此，带式输送机的牵引力和初拉力在带宽上的分布比较复杂，如果载荷在带宽上分布不均匀，就会使输送带跑偏。因此，在其他参数一定的情况下，输送胶带是否跑偏，主要由输送机的牵引力或初拉力在带宽上的分布状况决定。所有使力在输送胶带带宽方向上发生偏载的因素，都是使输送胶带跑偏的原因。2 带式输送机胶带跑偏的原因造成胶带跑偏的原因很多，但其根本原因就是使胶带的受力沿带宽方向分布不均造成的，根据生产现场的实际情况，找出胶带跑偏的主要原因有以下几个方面。(1) 输送带自身的质量或制造质量问题。如：边缘成波纹状，带厚不均匀，或有小缺口等弊病。(2) 输送机的安装方面存在问题。如：输送机头、尾部滚筒、托辊的轴线不平行；所有滚筒和托辊的轴线与输送机机架的中心线不垂直；各落料点不在胶带中心，使胶带承载面上受力不均。(3) 在粘接胶带接口时，由于胶带接头不正，即接口与胶带中心线不垂直造成胶带受力不均而导致跑偏现象的发生。(4) 托辊转动不灵活，托辊太稀或连续缺托辊，使胶带两侧受力不等。(5) 清扫器不能充分发挥作用，造成物料粘结在托辊和改向滚筒上，使其形成了锥形或凸凹形状，从而胶带受到侧向水平分力，发生跑偏。3 防止胶带跑偏的主要措施根据以上列举的影响胶带跑偏的众多因素，可以采取适当的措施加以防止。(1) 边缘成波纹状，带厚不均匀等胶带自身制造过程中出现的问题，对于使用者来说，只有在选购胶带时，选择质量好的产品。(2) 提高安装质量，把胶带跑偏控制在一定的范围。带式输送机安装的质量标准如下：头尾机架中心线对输送机纵向中心线不重合度不应超过 3mm。头尾机架 (包括拉紧架)安装轴承座的 2 个平面应在同一平面内，其偏差不应大于 1mm。中间架支腿不垂直度或对建筑物地面的不垂直度不应超过 0.3%。中间架在铅垂面内的不直度应小于 1%。中间架接头处，左右、高低的偏移均不超过 1mm。中间架间距的偏差不应超过1.5mm，相对标高差不应超过间距的0.2%。本科毕业设计（论文）托辊横向中心与带式输送机纵向中心线的不重合度不应超过 3mm；托辊架的轴线应与输送机中心线垂直，有凹凸弧的胶带应根据设计要求缓慢变向。带式输送机的传动轴中心线与机架的中心线应垂直，使传动滚筒宽度的中心与机架的中心线重合，减速机的轴线与传动轴线平行，同时，所有轴线和滚筒都应找正，根据带式输送机的宽窄，轴的水平误差可以在 0.5 至 1.5mm。(3) 对于胶带接口不正的问题，除了加强人员的技术培训外，改善胶带的粘接工艺，由过去的冷粘方式改为采用热硫化胶阶梯斜角形接头方式。因为，斜角形接头的接触面积随截断角度的减小而增大，且斜角接头在运转时所受应力不会集中在同一横截面上，因此不易发生接头开裂现象，同时易于对合准确，并能较好地保证接头处中心线和胶带中心线保持一致，使其内部受力均匀，防止运行中跑偏。(4) 在管道卸料点处增加一缓冲调整板，该装置不但可以对卸料点进行调整，还可以有效地将输送的物料均匀堆卸在胶带上，防止物料下落时对胶带产生不均匀的侧向力而导致胶带跑偏。(5) 对于输送机由于托辊出现问题而导致胶带跑偏的，除了及时更换、安装、修理损坏的托辊外，还可以用以下措施进行纠正。即侧托辊向输送带运行方向前倾防跑偏法。这种方法就是将两个册托辊均向输送带运行方向前倾一个角度，这个角度一般取 2 度到 3 度。在输送机的任意部位安装一对跑偏监视器和一套调整部分，调整部分由纵梁支座、固定纵梁、移动纵梁、托辊组、驱动机构和电动机组成。驱动机构的右边与电动机连接，左边与移动纵梁连接，跑偏监视器安装在调整部分的前面，固定纵梁装在输送带的一侧，移动纵梁有支座装在机架的另一侧，移动纵梁的支座上的限位销与移动纵梁上的纵向导槽滑动配合，托辊组的两端分别挂在固定纵梁和移动纵梁上。当输送带因某种原因偏向一侧超过 100m 时，该侧的跑偏监控器发出报警信号，同时驱动调整部分纵向移动，从而改变托辊与输送带的交角，对输送带产生横向推力将输送带调整到允许的范围内运动。ISO 标准都规定前倾角小于 3 度，并给出由此而产生的附加阻力。受力分析如下图：受力分析图附加阻力 F1为：1 1BGqfNfgb本科毕业设计（论文）式中 f摩擦系数；N1输送带对托辊的正压力； Bq输送带单位质量； G物料单位质量；B带宽；b1前倾托辊与输送带接触长度。垂直于输送带运行方向的分力 Fa1 为：1 1sincosincoBGqFafbg式中 前倾角，槽角。同理可知 Fa2。当输送带向一侧跑偏时，则纠正偏力为：12aaF在轴向纠偏力 的作用力下，输送带向中间移动，直至达到平衡。由于输送带的轴向纠偏力是两侧力的差值，数值较小。为了定心可靠，应将所有上托辊前倾 2 度到 3 度；也可以间隔几组不前倾的托辊放一组前倾托辊，阻力可减少许多，但纠正可靠性差一些。(6) 对于清扫装置不能发挥充分的作用，要求维修人员要对清扫器进行定期的维护，保证清扫器与胶带始终保持良好的接触，使胶带表面的物料能够及时清理；在胶带回程要每隔 30m 安装一套清扫器，保证回程非工作面的清洁；另外，还在头尾部的增面滚筒处安装清扫器，可以随时清理增面滚筒上的粘煤，使胶带不受到侧向水平分力，避免胶带发生跑偏。(7) 加强设备的改造，特别对使用尾部车式拉紧装置的带式输送机，我们自行对其进行重新设计安装，增强其自动纠偏性能，避免胶带从尾部滚筒处发生跑偏，具体的方案如下：从力学分析及实践经验上来看，通过调整尾部拉紧滚筒轴心线与胶带纵向中心线间的夹角来纠正尾部胶带跑偏，效果最为明显。所以采取的第一个措施就是：改变目前拉紧装置钢丝绳曳拉方式和拉紧小车的受力情况，使其达到自动纠编的作用。其自动纠偏机理为：在胶带跑正的情况下，A，B 段钢丝绳与拉紧小车架构成了等腰三角形结构，且 A，B 段钢丝绳受力相当。假如尾部胶带向左侧跑偏，胶带中心线就会偏移拉紧滚筒长度上的中心线，拉紧小车因受胶带相对偏斜力的反作用，而相应产生顺时针角偏斜趋势，而由 A，B 段钢丝绳及小车架构成的等腰三角形就会遭到破坏，A 段钢丝绳(因增长的趋势)成为紧边，B 段钢丝绳本科毕业设计（论文）(因缩短的趋势)成为松边，重锤力 G 在 A 段绳上分力大于 B 段，即 G1G2，即产生一对令拉紧小车逆时针偏转的力偶。因此，在重锤与胶带拉力的共同作用下，小车就会产生逆时针角偏转，并向正中的趋势发展，皮带随之跑正，A，B段钢丝绳受力相当，如图 2 所示。另外改进前，拉紧装置行走轮外缘面为圆柱型，与道轨配合为 4 条线接触，其内部滚动轴承选用为调心球轴承，这就决定了拉紧装置的导向性和运行稳定性较差。为提高拉紧小车在拉紧行程内具有良好的导向性与可靠性及弥补行走道轨安装中少量的误差，其行走轮外缘面改为内八字双曲面结构，道轨踏面改为与之适应的正三角形，内部轴承形式为向心球轴承。改进后行走轮与道轨配合为 4 个点接触，这样就不但保证了拉紧小车具备了一定左右、偏转运动方向上的自由度，而且减小了拉紧装置在纠偏时的摩擦阻力，增加了其灵活性。4 使用中如何调整胶带跑偏在实际使用中，由于影响胶带跑偏的因素很多，随着各种情况的变化，仍可能会出现输送胶带的跑偏。胶带跑偏的规律是：当滚筒旋转轴线与胶带运行方向垂直时，胶带向紧边跑，即胶带向滚筒直径增大的方向跑；当滚筒或托辊旋转轴线与胶带运行方向不垂直时，胶带向滚筒或托辊先接触的那边跑。掌握好了这个规律，工作中出现胶带跑偏现象时，应首先分析其原因，找出主要原因后，再动手调整，不要盲目行事。调整胶带跑偏的工作应在空载运转时进行，一般从输送机头部卸载滚筒开始，沿着胶带运行方向先调整回程段，后调整承载段，切忌多人同时动手，每调整一次以后都要让胶带运行几圈后才能决定是否需要再调整。在滚筒处跑偏，可以调整滚筒，在其他地方跑偏，就调整托辊。调整托辊应在一侧，切勿两侧同时调，调整换向滚筒和托辊时的一般原则如图 3 所示。在换向滚筒处胶带往哪边跑即调紧哪边，如图 3a 所示；在托辊处胶带往哪边跑就在哪边将托辊朝胶带运动方向偏转一个角度，但一次不能调得太多，要根据胶带运动情况适当调整，如图 3b 所示。本科毕业设计（论文）5 结束语以上综述了有关胶带跑偏的机理、