对半固定式胶带机驱动系统的改造

摘 要：哈尔乌素原煤车间自2008年12月份投产以来，其主要生产设备M11胶带机多次发生驱动滚筒及减速机损坏的情况，为此我提出了胶带机驱动系统的改造方案

关键词：多驱动胶带机；浮动铰接式支撑；空心轴减速机；蛇形簧联轴器；磨损

前言

M11半固定式胶带输送机安装在哈尔乌素露天煤矿，室外使用，用于将破碎机破碎后的煤料转载到下游带式输送机。是我车间生产的关键设备，如果发生故障会导致原煤系统全线停产。2008年12月份设备投产以来多次发生该胶带机减速机、滚筒损坏的故障。截止2012年底车间总计更换修理双驱滚筒3次，报废2台，更换修理空心轴减速机4次。另外由于驱动装置不合理，设备运行中晃动大，造成驱动装置机架铰接处焊口开焊，如检查不到可能造成较大的设备事故

1.M11半固定式胶带机结构原理及特点

半固定式胶带输送机主要由机头驱动站、中间架和机尾站组成，其中机头驱动站采用推土机移设，机头驱动站和机尾站分别采用锚固装置辅助固定。

本带式输送机是以钢丝绳芯输送带作为牵引构件及支架组成的半固定式胶带输送机，传送带经过绕过头部卸载滚筒、改向滚筒、传动滚筒、拉紧滚筒、尾部滚筒形成闭合回路。半固定式胶带输送机的上、下输送机分别支承在上、下托辊组上，由液压拉紧装置给以适当的张紧力。工作时是以驱动装置拖动传动滚筒，使传动滚筒与输送带之间产生摩擦力，摩擦力带动输送带运行。使物料从尾部运输到头部通过漏斗及溜槽卸到下条胶带输送机上。

机头驱动站采用滑撬式移设结构，用推土机牵引进行移设，安装3套驱动装置，卸料滚筒高度可调。机头驱动站的卸料高度和卸料口尺寸满足和适应机尾站的受料要求。

机头驱动站主要由钢结构机架、过渡桥、驱动装置、拉紧装置、逆止器、卸料溜槽、滚筒、吊挂托辊组、人行通道、栏杆梯子等组成。

本胶带机采用浮动支撑式驱动装置由电动机、偶合器、制动器、减速机组成。该种驱动装置安装时将传动滚筒组的轴穿在减速机低速轴的空心轴内，依靠平键传递扭矩。

电动机型号为YKK4006-4、功率450kW、电压为6KV、防护等级为IP54、绝缘等级为F级、转速为1500r/min。

减速机为直交轴硬齿面减速机，（弗兰德）减速机的低速轴（输出轴）为空心轴。传动滚筒轴深入空心轴内，减速机空心轴与滚筒轴采用较松的过渡配合，依靠平键传递扭矩。

2.胶带机驱动装置存在的问题

M11胶带机2008年12月份投入生产截止到2012年年底的4年间多次发生滚筒、减速机损坏故障，损坏的形式主要有：

（1）滚筒轴及键槽磨损严重：滚筒轴上两侧与减速机的配合面处磨损量最多达到2.5mm，键槽受力面磨损最多达到2mm。

（2）减速机空心轴及键槽磨损严重。减速机空心轴配合面磨损量最多达到1.9mm，键槽受力位置磨损达1.5mm。

（3）滚筒与减速机的连接平键损坏甚至断裂.平键规格为C45*640，在580mm位置处键体横向断裂。

（4）减速机空心轴孔与滚筒轴配合处轴向窜动。设备运行过程中，减速机空心轴轴端挡板固定螺栓断裂，挡板脱落，滚筒轴与空心轴发生相对位移。

另外在减速机拆装时需要将减速机从滚筒轴上拔出，作业过程中经常发生减速机空心轴与滚筒轴剐蹭，致使减速机难以拆装。同时如果胶带机双驱动滚筒损坏需更换时，必须将滚筒轴两端的两台空心轴减速机拆卸，这样增加了检修时间以及工人劳动强度。

所以如何解决以上存在的问题就是我研究的内容。

3.故障原因分析

M11半固定式胶带输送机主要由机头驱动站、中间架和机尾站组成，其中机头驱动站采用推土机移设，机头驱动站和机尾站分别采用锚固装置辅助固定。本胶带机采用浮动支撑式驱动装置由电动机、偶合器、制动器、空心轴减速机、双驱动滚筒组成。该种驱动装置安装时将传动滚筒组的轴穿入减速机低速轴的空心轴内，靠其平键传递扭矩。

减速机空心轴与滚筒轴采用较松的过渡配合，无锁紧装置，滚筒轴与减速机空心轴配合面摩擦力较小，设备运转中尤其是重载启、停机时滚筒轴与空心轴发生相对滑动，使其配合面磨损，当磨损量达到一定程度，会在平键的受力面处产生冲击剪切力，导致平键以及键槽的损坏。另外驱动装置安装平台采用浮动支撑式结构，一端靠铰接机构支撑，另一端由减速机悬挂在滚筒轴上支撑，设备运转过程中驱动装置整体晃动大，这也加快了滚筒轴与减速机空心轴的磨损。

改造前驱动装置示意图

4.改进措施

针对以上引发减速机和滚筒损坏的原因，提出了相应的解决办法，首先将与浮动式驱动机架改为固定式机架，这样可以提高驱动运行时的稳定性，另外由于去除了驱动机架头部的铰接机构也彻底防止了铰接处开焊或连接销断裂等故障隐患；第二，将输出轴为空心轴的减速机改造为输出轴为实心轴的减速机，减速机与滚筒采用蛇形簧联轴器传递扭矩。这样就不存在滚筒轴或空心轴的磨损，另外加装联轴器，可以减小设备振动，同时加装涨紧套式的蛇形簧联轴器可以极大地方便减速机、滚筒的更换检修，提高检修效率。改造中不需要更换驱动电机和液力偶合器等其它设备。

（1）驱动机架的改造。原驱动机架去除铰接机构，保留平台，在平台下方加装两个固定支座，固定支座下端与基础平台焊接连接，上端与机架平台使用螺栓紧固连接。另外需将驱动平台向外延伸以便加装低速联轴器。

（2）减速机选型改造。减速机改造主要是将原输出轴为空心轴的减速机更换为实心轴减速机，并保持原有其它性能参数，包括减速机输入轴轴径规格，减速机减速级数，减速机速比，减速机额定输出扭矩、功率及减速机外形尺寸规格等。

（3）驱动滚筒选型改造。驱动滚筒依旧使用1000*1800规格的，只是将滚筒轴伸缩短以便加装联轴器。

（4）低速联轴器的选型。低速联轴器使用快速拆装式蛇形簧联轴器，因其具有拆装方便，维护简单，运行可靠的优点。联轴器孔径由减速机和驱动滚筒的轴径确定，使用涨紧套与减速机输出轴和驱动滚筒轴连接。经过计算要求工作扭矩≥73049N.M。

图2 改造后驱动布置示意图

5.预期目标

（1）固定式机架无铰接结构，从而避免铰接处开焊造成设备损坏。

（2）使用实心轴减速机加装联轴器与滚筒连接，替代空心轴减速机。避免因空心轴、键、滚筒轴磨损使减速机、滚筒频繁损坏。在正常维护保养情况下，预计不会发生减速机、滚筒因轴磨损造成损坏。期间仅需对蛇形簧联轴器进行维护保养。提高设备生产效能，降低故障率，减少工人劳动强度。

（3）方便对损坏驱动滚筒、减速机的更换。原驱动装置如果双驱动滚筒损坏，需更换时，必须将驱动滚筒两侧的减速机全部拆卸，而由于滚筒轴是穿入到减速机空心轴中，在拔减速机时经常发生减速机空心轴与滚筒轴或键与键槽干涉的情况，造成减速机无法顺利拆卸。改造后，减速机与驱动滚筒使用蛇形簧联轴器连接，更换滚筒时只需将两端联轴器拆卸即可。

参考文献：

[1]主编：刘峰.《选煤技术》主办单位煤炭科学研究总院唐山分院编辑出版选，2008年 第02期

[2]洪嘉振，杨长俊，包光伟，朱本华，余征跃.《理论力学》上海交通大学建筑工程与力学学院工程力学系一般力学教研室，版权所有，高等教育出版，2002年第二版

[3]主编：纪名刚.《机械设计手册》第七版.高等教育出版社出版，2003年5月

[4]徐寄蓉主编.《DTⅡ固定式带式输送机设计选用手册》冶金工业出版社，1994年

[5]周开勤主编.《机械零件手册》第五版.高等教育出版社