煤礦帶式輸送機中逆止器的選擇及應(yīng)用

陳德秀

(汾西礦業(yè)集團公司設(shè)備修造廠，山西介休032000)

0 引言

目前在我國各大礦井，帶式輸送機仍是一種必不可少的運輸設(shè)備，占有極其重要的地位。而逆止器的合理使用，是煤礦帶式輸送機安全運行必不可少的安全裝置［1］。

鑒于煤礦開采的特殊性與復(fù)雜性，帶式輸送機多數(shù)情況都處于坡度或起伏的運輸環(huán)境中。帶式輸送機在這類特殊的環(huán)境下工作時，一旦意外停電或者輸送機的驅(qū)動裝置出現(xiàn)停車，輸送機便會由于載荷的作用，出現(xiàn)反轉(zhuǎn)現(xiàn)象。這種狀況會造成皮帶損壞，或者撕裂輸送帶造成危險事故。而逆止器的使用，有效地防止了帶式輸送機逆轉(zhuǎn)事故的發(fā)生。

汾西礦業(yè)集團正文煤業(yè)主斜井帶式輸送機為DTL1000/2* 315型，是主提升較為常用的帶式輸送機。而選配合理的逆止器是正文煤業(yè)主斜井帶式輸送機安全工作的重要保障之一。

1 逆止器種類

逆止器按照工作原理分為兩大類:非接觸式逆止器和接觸式逆止器。而帶式輸送機常用逆止器規(guī)格有:帶式逆止器、NF非接觸式逆止器、NJ 型接觸式逆止器、GN 型滾柱逆止器、DTIIN1 型滾柱逆止器和 FXM 型逆止器［2］。

1.1 帶式逆止器

帶式逆止器在礦用輸送機中多用于功率小，運輸量小的輸送機，是較常見類型的逆止器。

帶式逆止器工作原理如圖1 所示。當(dāng)輸送機正常運轉(zhuǎn)時，制動帶2 受到較小摩擦力，隨輸送機轉(zhuǎn)動而微微抬起，所以止退器1 起不到制動的效果，只能限制制動帶不大范圍的脫離滾筒。而當(dāng)滾筒反轉(zhuǎn)時及非正常運轉(zhuǎn)時，限制器3 受力向上擠壓制動帶，而止退器使制動帶反向受力，此時制動帶便楔進(jìn)兩者間無法反轉(zhuǎn)。此過程需倒轉(zhuǎn)一段帶距才會停止，起到逆止效果。

圖1 帶式逆止器

1.2 滾柱逆止器

滾柱逆止器有GN 型和DTIIN1 型，其結(jié)構(gòu)與滾柱式超越離合器基本相同，也可作為超越離合器使用。

圖2 滾柱逆止器

如圖2 所示滾柱逆止器由圖中四部分組成。當(dāng)輸送機正轉(zhuǎn)時，滾柱與內(nèi)圈留有間隙，而帶式輸送機逆轉(zhuǎn)時，內(nèi)圈就會隨輸送機逆轉(zhuǎn)，因此滾柱不再受內(nèi)圈的固定力，而會在彈簧彈力的作用下，楔入楔形空間較小的一端。因此滾柱使內(nèi)、外圈產(chǎn)生較大摩擦力，并楔為一體，使逆止器的內(nèi)圈不能旋轉(zhuǎn)，最終實現(xiàn)逆止的目的。而GN 型與DTIIN1 型逆止器結(jié)構(gòu)與原理相同，兩者區(qū)分在于額定逆止力矩的范圍不同。

1.3 NF 非接觸式逆止器

NF 非接觸式逆止器常用于高速運轉(zhuǎn)的帶式輸送機上。NF非接觸式逆止器是由內(nèi)層滾道，外兩層滾道和夾于兩者間的多個帶有彈簧的特殊異形塊組成。

圖3 NF 非接觸式逆止器原理圖

如圖3 所示:當(dāng)輸送機正常運轉(zhuǎn)時，NF 非接觸式逆止器內(nèi)外層滾道與異形塊無接觸。異形塊在離心力的作用下與逆止器的內(nèi)外滾道留有間隙，無任何接觸，不會啟到逆止作用。當(dāng)輸送機逆轉(zhuǎn)時，逆止器內(nèi)圈也同軸逆轉(zhuǎn)，這使異形塊凸端與逆止器的內(nèi)外滾道楔死。同時頂外圈，使輸送機軸將無法反轉(zhuǎn)，起到逆止作用［2］。

1.4 NJ 接觸式楔塊逆止器

NJ 接觸式楔塊逆行器多用于輸送量大，輸送速度較慢，受力均勻的輸送條件下的輸送機上。常用NJ 接觸式楔塊逆行器外形如圖4 所示。

NJ 接觸式楔塊逆止器是由外殼架體、和內(nèi)外圈和若干塊楔塊組成。NJ 接觸式楔塊逆行器工作原理如圖5 所示:

圖4 NJ 接觸式楔塊逆行器外形圖

圖5 NJ 接觸式楔塊逆行器原理圖

當(dāng)輸送機正常運轉(zhuǎn)時，內(nèi)圈相對楔塊傾斜的方向運轉(zhuǎn)，使楔塊受內(nèi)圈旋轉(zhuǎn)力自由向上旋轉(zhuǎn)很小角度。內(nèi)圈受到楔塊很小摩擦力仍自由轉(zhuǎn)動。但輸送機反轉(zhuǎn)時，內(nèi)圈相對楔塊凸起端運轉(zhuǎn)，在內(nèi)圈的作用力下，楔塊逆轉(zhuǎn)與外圈受力楔緊。而內(nèi)圈受楔塊的反力而無法運轉(zhuǎn)，實現(xiàn)逆轉(zhuǎn)鎖緊。

1.5 FXM 逆止器

FXM 逆止器是現(xiàn)行階段高速運轉(zhuǎn)中較多使用的逆止器。FXM 逆止器結(jié)構(gòu)與NF 非接觸式逆止器相似，是有內(nèi)外環(huán)、特殊楔塊、保護架組成。

FXM 逆止器工作原理如圖6 所示，當(dāng)輸送機正轉(zhuǎn)時楔塊隨著內(nèi)環(huán)一起旋轉(zhuǎn)，受離心力作用楔塊與外環(huán)產(chǎn)生間隙，不會產(chǎn)生摩擦，無阻力產(chǎn)生。

圖6 FXM 逆止器正常狀態(tài)

圖7 FXM 逆止器反向鎖緊狀態(tài)

如圖7 所示，當(dāng)速度減慢或反轉(zhuǎn)時楔塊受到離心力不足以抵消彈簧的彈力，便會下落，使其與外環(huán)接觸，在外環(huán)旋轉(zhuǎn)力的作用下楔塊嵌入外環(huán)自鎖，起到逆止效果。

2 逆止器選型計算

逆止器的選型，需要根據(jù)實際使用帶式輸送機的使用環(huán)境與使用條件，通過合理的理論計算選擇合適類型與型號。

在煤礦運輸中，傾斜提升運輸時，若帶式輸送機所承載物料下滑力大于輸送機各種摩擦阻力之和時，是帶式輸送機出現(xiàn)逆轉(zhuǎn)現(xiàn)象時，根據(jù)我國煤炭行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《MT467 -1996. 煤礦用帶式輸送機設(shè)計計算》中規(guī)定需要安裝相應(yīng)的逆止器［3］。

因而，逆止器的選擇首先應(yīng)先計算出傳動滾筒所需要的逆止力矩，根據(jù)逆止力矩和安全系數(shù)計算出摩擦阻力。再根據(jù)摩擦阻力確定選用的逆止器類型和型號，同時需要考慮所選用逆止器的經(jīng)濟與實用性。

計算方法如下:

礦用帶式輸送機機頭傳動裝置連接的滾筒反轉(zhuǎn)時所需的逆止力:

式中:H 皮帶機運輸垂直高度m

q 手冊中對照輸送機各種狀態(tài)質(zhì)量kg

δ 輸送機所在巷道角度

K 輸送機所需阻力系數(shù)

根據(jù)以上公式計算輸送機提升滾筒克服逆轉(zhuǎn)需要的力矩:

式中:CR阻力減小系數(shù)，CR=0.3 -0.5

根據(jù)實際情況以及安全要求，規(guī)定逆止器的額定逆止力矩必需大于滾筒上的逆止力矩。

在逆止器的選型上會出現(xiàn)1 臺輸送機上安裝了多個逆止器的情況。在無法保證所選逆止器能均勻分擔(dān)載荷時，要求所選用的逆止器要滿足帶式輸送機可能出現(xiàn)的最大逆轉(zhuǎn)力矩。而且大功率逆止情況時應(yīng)盡量將逆止器安裝在減速器輸出軸或著傳動滾筒的主軸上。

3 逆止器選用實例

汾西礦業(yè)集團正文煤業(yè)主斜井選用DTL1000/2* 315 型帶式輸送機，基本參數(shù):輸送機傾斜角度δ =16°，輸送機的長度726 m，帶速3.2 m/s，輸送機傳動滾筒直徑D=1 400 mm，物料松散比1 ∶1.1，運輸能力T=500 t/h，頭部雙驅(qū)動型。

根據(jù)滾筒所需逆止力矩公式計算，此斜井提升帶式輸送機所需滾筒逆止力矩為:Mr=176 kNm，按照選型選擇接觸式逆止器方可滿足條件。此帶式輸送機為頭部雙驅(qū)動型輸送機，可選用2 臺逆止器，并且可知2 個逆止器可以平均分擔(dān)滾筒所需的逆止力矩。根據(jù)計算可知所需逆止器的逆止力矩M ＞148 kNm，所以可選用2 臺NJ180 的接觸式逆止器。

該逆止器的選擇使用，滿足了正文煤業(yè)主斜井帶式輸送機的安全使用要求，為防止主斜井帶式輸送機的安全工作提供了保障。

4 結(jié)語

逆止器是煤礦用帶式輸送機重要的安全保護裝置，當(dāng)帶式輸送機使用傾斜角度δ≥5°時，通常輸送機都會配套逆止器，而逆止器的選用需要根據(jù)輸送機物料的下滑摩擦阻力以及輸送機的使用環(huán)境參數(shù)計算滾筒逆止力矩和安全系數(shù)確定逆止器的選型。

［1］應(yīng)成龍，張穎.帶式輸送機中逆止器的選擇及應(yīng)用［J］.煤礦機械，2007(3).

［2］陳會軍.煤礦帶式輸送機用逆止器的選型設(shè)計［J］.煤礦機械，2012(9).

［3］王小安.煤礦用帶式輸送機設(shè)計計算與應(yīng)用［J］.能源技術(shù)與管理，2004(1).