起重设备短行程皮带机跑偏分析及处理-港口设备网

起重设备短行程皮带机跑偏分析及处理

上海振华重工集团有限公司赵翔

摘要：码头装卸起重设备上，经常会使用皮带机来输送物料，其形式具有安全、平稳、可靠的优点。但皮带机存在跑偏的现象，尤其对于短行程皮带机而言，一直是各码头单位较为头痛的问题。本文旨在针对起重设备上的短行程皮带机，详细分析其跑偏的危害、原因，并提出相应的解决方案。

关键词：短行程皮带机；皮带跑偏危害；跑偏原因；纠偏方案；

1.引言

在码头起重设备装卸物料时，经常会使用皮带机的方式，其形式输送物料具有平稳、给料能力调节范围大、空间布置适应性高等优点，因此成为了各散货码头建设中主导的运输物料设备之一。在皮带机运行使用中，皮带跑偏一直是各个码头企业较为头痛的一个问题，在最近几年也愈发受各方业内人员的关注。皮带跑偏实际是皮带机运行中一种较为普遍存在的现象，但对于起重设备上的短行程皮带机而言，此现象更为频发，致使码头维护人员不得不经常检修。因此，为保障码头建设与运营，如何针对机上短行程皮带机跑偏问题进行确切的分析并提出有效的解决方案，具有重要的意义。

会复发。周而复始，对维护人员身心也造成折磨。

图1 短行程皮带机

2.起重设备短行程皮带机跑偏的危害

从装卸起重机设备上的空间考虑，机上的皮带机经常设计成短行程皮带机（图1）形式。所谓的短行程，通常是指皮带机总长度L≤20m的情况，此类皮带机带载运行后易发生皮带跑偏现象。

当皮带跑偏后，会导致皮带边缘与托辊架、滚筒轴承座、皮带机架等结构产生剧烈摩擦，轻则加剧皮带磨损影响寿命，重则撕裂皮带促使维护成本上升。其次，输送的物料会从皮带两侧溢出，造成码头地面和皮带机廊道严重污染。如果不及时清理，堆积量过大后又可能会压损其它设备，同时也有物料砸伤行走工人的安全隐患。再则，皮带跑偏后难以调整回原状态，现场可能会为了纠正偏斜皮带将起重设备停机较长一段时间，进而导致整条生产线停滞，造成重大经济损失。并且，如果没有从根本上解决跑偏问题，即使调整后皮带机设备再运行一段时间，又的比值相关，皮带越长受到的影响越小。

3.短行程皮带机跑偏的原因分析

致使皮带跑偏的因素较多，其中机架刚性不足、皮带张紧受力不均、皮带托组辊与滚筒的排列精度不足、物料落料点偏斜影响最为明显，尤其对于短行程皮带机而言。

3.1机架刚性不足

不同于地面的安装环境，起重设备本身带有振动频率，安装在梁单元上的皮带机架，其抗外界负载影响的能力更为薄弱。如果机架强度不足导致变形，不仅是皮带，连整条皮带机都会出现偏斜。

3.2皮带托组辊、滚筒的排列对中出现偏差

由于皮带机长度较短，机上托辊组数量远低于长行程皮带机。运行一段时间后，如果部分托辊组出现对中偏差H，会导致皮带机在运行方向上出现偏角α。如图2所示，偏角大小α与偏差值H、对中段长度L正

图2 皮带机对中偏差图

3.3 皮带张紧受力不均衡

皮带机的两侧张力如果差值过大，同样会导致皮带出现偏角α，且影响大小同样与皮带机总长度息息相关。皮带越长，张力差值影响越小，相反则越大。所以未设置有效的装置来时刻保持短行程皮带机运行过程中两侧皮带的张力平衡，也是造成皮带经常跑偏的因素之一。

3.4.物料落料点偏斜

起重设备上的皮带机，往往设计有旋转或者伸缩功能，用于满足对地面不同输送线的切换。以旋转皮带机为例，其输送方向和振动给料机送料方向相同时（见图3），物料能均匀的落在皮带上；但是当皮带机旋转后和振动给料机送料方向出现夹角（见图4），物料落料点则明显偏到了皮带的一侧。这种状态下皮带受力不均，也会导致皮带往此侧偏斜造成皮带机整体跑偏。

图3 旋转皮带机送料图一

图4 旋转皮带机送料图二

4.针对短行程皮带机跑偏的解决方案

通过对短行程皮带机的设计研究并结合多条短程皮带机的设计、运行特点和现场调整经验，提出了一套同时采用带侧辊的返程调心托辊组、液压张紧装置和密封型导料槽三者联合的方案，专门用于短行程皮带机防止其跑偏和并能自动纠偏。

此方案主要包括以下三个部分：

在以往的皮带输送机上，也有类似的调心托辊，但多数仅安装在皮带机上层承载皮带上。实际上，在皮带机工作时，由于上层皮带承受大量的物料载荷，加上物料从卸料斗下来的冲击载荷，调心托辊组产生的向心力很难起到纠偏作用。通过分析研究并结合以往短程皮带机现场的调试经验，对此套纠偏装置做了如下技术改进：

1．将该组纠偏调心托辊组的安装位置下移至皮带机下层回程皮带上，避免直接受到物料载荷以及冲击载荷的影响。同时，根据以往皮带通常跑偏的位置，多数在靠近改向辊筒侧，故将托辊组安装位置调整至靠近改向辊筒。

2．根据以往对皮带跑偏现象的分析，皮带通常往直径较大辊子侧的方向跑偏，因而将槽型托辊组两侧的圆托辊优化设计为锥形托辊，并确保最大直径的托辊位于整套托辊组的中心，利用跑偏方向的经验从而达到自动对中的效果。

3．在托辊组端部增加两套贴合皮带机侧面的侧挡辊，竖直安装于皮带两侧，用于进一步防止皮带跑偏。

4.1带侧挡辊的返程调心纠偏托辊组

此托辊组主要由一个槽型托辊组、回转支撑架以及纠偏侧竖托辊组成。槽型托辊组由一个水平托辊以及两个带锥托辊组成，具体构成见下图5调心纠偏托辊组：

图5调心纠偏托辊组

槽型托辊组由三个托辊直线排列成一个槽型面，安装时垂直于皮带面，并且需要与皮带中心对准。如图6所示，皮带机在运行时，托辊组与皮带面紧贴，随皮带运行而转动。当皮带将要发生跑偏时，槽型托辊组的一端与皮带接触面大于了另外一端，导致两端摩擦力不同，回转支撑会产生偏角。偏角形成后，托辊与皮带机之间除了滚动摩擦以外，还产生了滑动摩擦力。由于角度的存在，会产生一个向心的分力来自动调整皮带往中心回复，同时侧挡辊可进一步防止角度过渡跑偏。

图6调心纠偏托辊组原理图

图7：液压张紧示意图

4.2自动液压皮带张紧装置

在短行程皮带机改向辊筒的两端，配置两套独立的自动张紧装置。以往的皮带机设计上，常采用螺旋手动张紧或重锤张紧装置。皮带张紧全靠操作人员的经验调节，没有张力显示，无法做到两端张力精确平衡，且操作时需要较大的人工强度。在此套纠偏方案中，引入了液压张紧装置，以液压油缸作为驱动进行皮带张紧。在改向滚筒两端各放置一组液压油缸，两组油缸可同时驱动，亦可单独驱动。每组油缸配以压力表，做到张紧平衡，精确张紧，避免了因张力不平衡导致皮带跑偏。液压张紧装置分为电动控制及手动调整两种模式，既确保了此张紧装置的灵活性，又很大程度上降低了皮带机张紧的操作强度，可见图3液压张紧示意图。

但由于液压系统本身的系统保压稳定性问题，在此液压张紧系统中也必须同时设置了一套机械锁定装置，确保在张力调整后，才能保证长时间运转后不会出现偏移问.

4.3全封闭式导料槽
短行程皮带机由于长度较短，完全有条件在皮带机输送物料的范围上，全程安装图7封闭式的导料槽结构，来限制物料在皮带上的位置。当物料从落料斗分布到皮带机面