在矿山、冶金、煤炭、建材、化工等行业,皮带机是最常见的物料运输设备,在高带速、高落差、大块物料、有尖锐硬物的恶劣工况下,常见的缓冲托辊组、滑条式缓冲床等缓冲装置很难再起到很好的缓冲作用。基于在恶劣工况下保护胶带 和提高皮带机运行稳定性考虑,经过深入研究,设计出了一种新型缓冲床,能对巨大冲击的物料进行有效缓冲,避免巨大冲击力对缓冲装置和皮带机的破坏,此装置已在煤炭行业进行了应用,有效地降低了运输事故,提高了运输效率,为企业节支降耗起到了很好的作用。
常见的皮带机受料缓冲装置有缓冲托辊组、滑条式 缓冲床等,这些装置在一定程度上起到了缓冲物料冲击,保护胶带,提高皮带机整机运行稳定性的作用,但在皮 带机运输高冲击、大块物料及物料中有锚杆等尖锐硬物时,还是时常出现砸坏缓冲床和皮带架、撕皮带等生产 故障。为克服目前缓冲床缓冲大冲击力不足及尖锐硬物 撕皮带等问题,设计出了一种新型缓冲床。
1 常见缓冲装置分析
1.1 缓冲托辊组
早期皮带机使用的受料缓冲装置是缓冲托辊组,在 皮带机来料槽下方设置几组缓冲托辊来缓解物料冲击, 此装置构造简单、制造廉价,安装维护方便,在早期应 用比较广泛。随着工业发展,大型高速皮带机的出现, 此装置暴露出很多不足,主要体现在以下几方面:
第一、缓冲效果差,易损坏。由于缓冲托辊是在普 通托辊表面安装多个密排的橡胶圈来减少冲击,所以缓冲托辊和胶带面之间是点接触。当有大块物料冲击带面 时,巨大冲击力直接作用在橡胶圈上,很快橡胶圈损坏 脱落,进而造成胶带和内金属面接触失去缓冲作用。
第二、易从皮带两侧撒出物料或粉尘。当物料带着 冲击力作用在带面时,由于带面具有一定挠性,胶带势 必在每两组缓冲托辊之间形成一定下陷,使得带面在冲 击点形成波浪状,造成胶带和挡皮之间出现多个缝隙,此现象极易造成物料溅出或粉尘跑出污染环境,粘附性 比较强的物料附着在机器设备上,需要人工清理,而且 飞溅、洒落在地上的物料,给现场施工人员带去安全隐患。
易在缓冲托辊组处出事故。由于这种缓冲装置缓冲 效果差,容易造成托辊断裂脱落,进入皮带机底皮带, 进而卷入机尾滚筒造成事故。另外,缓冲托辊架之间有 很大间隙,当物料中有尖锐硬物插入两托辊之间的胶带 时,容易造成撕皮带事故。还有,缓冲效果不好,托辊 架容易被砸变形,甚至砸开焊,进而刮伤或撕裂带面。
最后,易出现的其他问题。支承托辊表面弹性差,长时间运行表面易粘附物料磨损皮带,严重者会引起皮 带跑偏;托辊转动轴承长期受到冲击,轴承和密封易失 效造成辊体转动不灵活或不转动, 磨损皮带甚至撕皮带。
1.2 滑条式缓冲床
滑条式缓冲床是目前皮带机上应用非常广泛的缓冲装置,它是由多条缓冲条和金属骨架组成。安装在皮带机导料槽带面下方,代替传统缓冲托辊架,能克服物料低落差较小冲击,能防止从挡煤皮处撒料溅尘,能克服缓冲托辊间距大易撕皮带,能克服托辊损坏造成的事故。 此缓冲滑床的重要零件是缓冲条,缓冲条由摩擦系数低耐磨性好的高分子聚乙烯表层、弹性良好的缓冲橡胶层、金属T型槽、防松紧固螺栓组件四部分组成。
滑条式缓冲床是由多个缓冲滑条和金属座架通过 T 型螺栓固定在一起构成,每个滑条之间有一定间隙,缓 冲床通过螺栓固定在皮带机架上,滑条式缓冲床构成如图1所示。
虽然滑条式缓冲床解决了缓冲托辊组使用中存在的问题,但是其在广泛应用实践中仍然存在一些不足。
吸收物料巨大冲击有限。在高带速、高落差、大块 物料、有尖锐硬物的恶劣工况下,仅靠缓冲条上的橡胶 吸收冲击是不够的,巨大冲击造成很多问题,主要有产生很大噪音,造成缓冲条固定螺栓松动进而造成滑条移位,滑条变形,支架开焊变形,造成损伤胶带甚至撕皮带等生产事故。
缓冲条之间有间隙,尖锐硬物容易插入其中造成事故。在恶劣工况下,物料中常有尖锐硬物,一旦插入带面在滑条间隙中,容易在缓冲床上纵向撕裂带面,造成较大经济损失。
2 新型缓冲装置的构造及原理
本装置采用3块滑板组成的无间隔滑床面和8个橡胶弹簧进行二次缓冲的设计,其尺寸可根据胶带机带宽、带速、物料落差和粒度等不同而尺寸有所不同。一般每 块缓冲板由一定厚度高分子聚乙烯、一定厚度厚弹性橡胶体和几个金属 T 型槽结合在一起。将这三者连接在一起一般有冷粘接和热硫化粘接,效果比较好的是热硫化粘接,粘接比较牢固。高分子乙烯板具有极高耐磨性、耐冲击性、摩擦系数低高自润滑性、不吸水不粘结、优良的耐化学腐蚀性等优良特性。弹性橡胶体通过自身弹性缓冲冲击力,一般的橡胶硬度在邵氏55 度左右,其具有抗撕裂、高粘性、高抗拉强度等性能。
8个橡胶弹簧具有吸收冲击力和隔振作用,可根据各工况不同而设计不同硬度橡胶弹簧和橡胶弹簧尺寸,充分发挥其二次减振的缓冲效果,彻底解决缓冲托辊组和滑条式缓冲滑床的技术问题,解决皮带机在高带速、高落差、大块物料、尖锐硬物的恶劣工况下难以安全运行问题,提供一种耐冲击、耐摩擦、安全可靠的缓冲床。
此新型缓冲床在传统缓冲滑条基础上进行再设计,将传统的缓冲滑条间隙取消,设计成3块缓冲滑块,将3块滑块固定到10mm 厚的整块铁板上。对传统金属骨架进行再设计,将固定在皮带架上的工字钢进行调整设计,并在缓冲装置地脚和皮带架之间各增加4个橡胶弹簧进行二次减振。
其工作原理是:当大块物料带着很大冲击力冲击带面时,带面和缓冲滑板之间有很小间隙,冲击力直接作用在带面和缓冲板上,缓冲滑板中的弹性橡胶层进行首次缓冲和吸收冲击力,剩余冲击力继续作用到缓冲床金带速、物料落差和粒度等不同而尺寸有所不同。一般每 块缓冲板由一定厚度高分子聚乙烯、一定厚度厚弹性橡 胶体和几个金属 T 型槽结合在一起。将这三者连接在一 起一般有冷粘接和热硫化粘接,效果比较好的是热硫化 粘接,粘接比较牢固。高分子乙烯板具有极高耐磨性、 耐冲击性、摩擦系数低高自润滑性、不吸水不粘结、优 良的耐化学腐蚀性等优良特性。弹性橡胶体通过自身弹 性缓冲冲击力,一般的橡胶硬度在邵氏 55 度左右,其具 有抗撕裂、高粘性、高抗拉强度等性能。
3 新型缓冲装置的优点
本新型缓冲装置采用3块缓冲板组成完整缓冲滑面, 杜绝坚硬物料插入缓冲床纵向撕皮带。表层高分子聚乙烯,摩擦系数小阻力小,下层弹性橡胶吸收冲击,8 个橡胶弹簧也减振吸能,这样能有效改善物料对皮带机的冲击。 提高了缓冲床自身的抗冲击强度,延长了缓冲床的使用寿命,提高了整个输送系统的运行可靠性。
4 结语
缓冲床随皮带机在各工业领域得到广泛应用,当面对高带速、高落差、大快物料,有尖锐硬物的恶劣工况时,可以选择此新型缓冲装置来保护皮带机,减少运输事故,保障安全生产。此装置经过选煤厂应用实践,能明显降低维护量、减少经济投入,提高皮带机运行可靠性。