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摘 要：運用傳動裝置外置驅動方式對傳動內置式電動滾筒進行工藝改造，*解決了電動滾筒故障率高、檢查檢修難度大、維修費用高等問題。傳動裝置外置滾筒結構簡單、檢查維護方便、故障率低，與常規電動滾筒相比，其穩定性和工作效率都大幅度提高，在正常管理條件下，連續運行一年多*，節省了大量的人力物力，取得了良好的技術經濟效益。
電動滾筒故障率較高，檢查、檢修困難是影響皮帶機正常運行和系統正常生產的一個重要因素。本文僅就電動滾筒發生故障的原因，參照國內多種機型結構，提出新的改進設計思路。
1 滾筒故障原因分析
筆者所在的竹林山煤炭有限責任公司生產系統、洗選系統和銷售裝車系統共使用電電動滾筒驅動的皮帶機32 臺，帶寬 B=650mm，功率為 5.5～22kW，長度多為 15～120m，其中最長兩臺為500m。在運行過程中，只要其中一臺發生故障，輕則影響系統運行，重則影響全礦正常生產。導致皮帶機停運的故障一般有以下幾個方面：
1.1 滾筒電機燒毀
(1)電源線外力拉斷和軸頭接線盒破裂斷線造成的缺相。電機引線和外接電源電纜，通過滾筒空心軸端的通用接線盒連接，電纜因受外力拉扯導致一相脫落時，就造成電機缺相運行，其余兩相帶電的繞組電流瞬時增大，在沒有可靠的斷相、過流保護功能的情況下，電機將迅速過熱燒毀。
(2)缺油引起的過熱。電動滾筒內部按規定要注入內腔容積1/3 的機械油，來實現內部傳動機構和電機的潤滑與冷卻。在使用過程中，由于管理、檢查、維護、檢修、作業環境等方面原因，經常出現軸端骨架油封老化、磨損、兩側端蓋松動、注油孔螺塞松動等原因引起的漏油。當油位過低或無油時，發現和補充油料不及時，都會造成內部相對運動零件摩擦加劇，溫升急劇上升。電機及機械部分工況惡劣，電機定子繞組絕緣快速下降，最后造成電機燒毀，機械零件干摩擦損壞。
(3)過載。這種情況較為少見，但由于操作人員疏忽大意，前方設備停運時未及時停止皮帶機，使機頭物料堆積，物料與皮帶、滾筒間摩擦阻力增大，時間長了會造成過流和堵轉；轉載高度和角度不合理下皮帶回煤或物料堆積嚴重等也可能造成電機燒毀。
(4)其它機械故障引起的過載燒毀電機。
1.2內部機械零部件損壞
(1)電機齒輪磨損、脫落。電機軸端裝有一個小齒輪，在滾筒的傳動系統中，它的轉速，所以磨損的概率也；如果電機軸端的卡簧斷裂脫落，小齒輪就會很快脫離電機軸，造成滾筒不轉。
(2)傳動齒輪損壞。多因材質、熱處理硬度不夠或脆性過大、缺油而引起的過度磨損和掉齒等。
(3)軸承損壞。缺油、換油不及時導致油質不良或者雜油混加使油品變質失去潤滑性能等，含有雜質引起軸承滾道異常磨損，而導致的軸承點蝕、相對機械運動表面金屬剝離，過熱燒死等故障。
(4)筒體內部焊接機架開焊散落，使電機或傳動機構失去有效支撐和固定，零部件嚴重沖擊損壞。
不管哪種原因造成的電機燒毀和零部件損壞，都要更換整個電動滾筒，全部解體后修復更換損壞的零部件。電機裝配在筒體內部，除電機繞組能用電工儀表測量外，其余的幾乎無法檢查、維護，除非燒毀后才更換下來，進行解體大修，重繞定子線圈修復。一般電動滾筒電機斷面較小，繞組下線、裝配工藝要求高，都需熟練的專業修理人員操作，全部的機械轉動零件都在筒體內部，修理、裝配空間小，難度較大，修理周期較長，投入費用高。
針對電動滾筒的高故障率制約生產的瓶頸問題，除了在電器控制上裝設靈敏可靠的保護功能，同時加強檢查、維護、檢修、備用等方面的管理，我們研究改變傳統電動滾筒的結構，使傳動裝置和電動機外置的方案，既改善了傳動裝置和電動機的工作條件，又極大地方便了檢查、維護、檢修、更換作業。其基本結構原理見圖1
要從根本上改變電動滾筒機械零件檢修困難的難題，必須把機械傳動部分和電動機設計到筒體外面，同時還要保證滾筒的傳動效率、結構的機械強度和安裝、檢查、維護、檢修的方便等諸多方面因素。
(1)滾筒：采用傳統DT型皮帶機滾筒的結構，滾筒直徑一般不宜大于500mm，寬度不宜超過950mm(配800mm皮帶)。其筒體輪轂與軸的裝配可采用平鏈連接方式，傳動端比非傳動端適當加長，以便于傳動部件的裝配與固定(見圖 1)。軸與滾筒裝配固定后，對筒體外圓精加工，外圓與軸同心度誤差不大于 0.05mm，以保證整機傳動平穩，摩擦阻力均勻。在輸送含水大的物料和上運傾角較大時要使用注膠滾筒。
(2)軸承座：非軸伸端可采用傳統的盲孔軸承座，材料為鑄鐵 HT25-45 或鑄鋼 ZG230-450，也可采用 A3 鋼板根據實際形狀下料焊接。但軸伸端軸承座要固定傳動部件，承載傳動機構(減速器)、驅動機械(電動機)的向下的重力和驅動滾筒傳動的扭矩，所以它的材料必須選擇鑄鋼ZG230-450或A3、Q235焊接結構等，才能保證傳遞扭矩所需的機械強度和剛性，其結構和形狀見圖2。
(4)連接罩筒：如圖1，這是一個過渡零件，它要承載整個傳動系統的重力作用與滾筒轉動的扭矩，所以它的材料宜采用A3或Q235等，為了保證滾筒軸與減速器軸的同心度，罩筒兩端的裝配孔中心必須同心，且兩端面必須平行。罩筒 19 內部空間要能容納下滾筒軸與減速器連軸器的體積并稍有余量。
(5)聯軸器(如圖 1)：為了制造方便和通用，可采用傳統的尼龍柱銷聯軸器 20，柱銷 21 的孔徑和數量要按所傳遞的扭矩大小來確定，同時還要考慮在過載時能可靠切斷柱銷 2，起到一定的過載保護作用。
(6)減速器電機(如圖 1)：如果使用一般擺線針輪減速器，電機 26 與減速器 25 占據橫向空間過大，在狹窄的空間布置困難，經過查閱資料進行比對，選擇 K77 型斜齒螺旋傘齒輪垂直傳動減速器較為適宜，此減速器體積小、重量輕，電機直接裝配在減速機殼體上，結構簡單、安裝方便。它的減速比范圍大，同規格型號各種速比都有，容易選出合理的減速比。和同功率的其它減速機相比，它的體積最小，輕。例如11kW的減速機橫向尺寸只有210mm，質量為 49kg，能滿足較小空間的要求和減少對連接盤、罩筒的旋轉扭力。它的輸出側為法蘭式結構，連接罩筒的一端可按減速器法蘭結構尺寸設計，能很方便地進行對接裝配。
3設計基本要求
(1)外置傳動電動滾筒的主要零部件的設計：要按所配套皮帶機的主要參數和設備工況進行計算，在計算時要適當考慮 20%~30%左右的過載系數。
(2)本結構宜選擇 22kW 以下的功率傳遞，帶寬不宜超過 b=800mm，帶速不宜超過 u=2m/min，皮帶機輸送傾角小于+8°。
(3)由于結構、質量、固定等方面的因素，必須采用電機與減速機直接裝配傳動的結構，以避免設備體積、質量過大的問題。當傳動功率超過15kW時，電機或減速器底部要增設附屬支撐，軸承座，連接盤和連接罩筒都要按對應的載荷進行加強設計制造。
(4)電器保護要齊全、性能可靠，在斷相、過載時迅速斷開電源。
(5)一般情況下，要先選擇功率小的皮帶機進行試驗，以 5.5-11kW 較為適宜，試運行時間一般按空載 1h，50%以下負載2h，逐步加載，并觀察檢查傳動機構工作情況，一切正常后加至滿載運行不少于 20h。以保證試驗結果的準確科學。試運行要達到以下結果：
①各運轉部件運轉平穩，無異常溫升，異常振動和異常泄漏；
②主機額定輸送量時，電機電流不超過額定值；人為斷相、過載時電器保護能可靠動作切斷電源；
③軸承座與機架，各傳動部件間的連接緊固無松動；
④連接罩筒焊縫無開裂，法蘭無變形，兩端無明顯晃動；
⑤聯軸器無雜音，柱銷無明顯磨損等。
4 使用效果
在地面篩分系統中兩臺轉載皮帶機進行了生產性運行。
(1)皮帶機主要參數：B=650mm、v=2m/s、Q=160t/h、L=26m、傾角β=3°-5°，電機功率p=5.5kW，4級，I=11A；減速器為 K67 型斜齒螺旋傘齒輪垂直傳動減速機，減速比為21.74，n1=1450r/min、n2=66r/min， 驅 動 滾 筒 直 徑 為500mm，運送物料為13～30mm篩分后顆粒狀塊煤。
(2)工作時間：每天3班，每班有效運行時間約為6h，每月25天，年有效生產時間10個月，那么皮帶機年運行時間為：6×3×25×10=4500h。
(3)使用條件：地面工業廣場，安裝在鋼架走廊內，無直接淋水，四季自然溫度，夏季 38℃，冬季-10℃，冬季更換防凍機油，夏季無降溫措施，機頭卸載處粉塵較多，卸載空間能滿足轉載、清理的要求，有噴霧防塵裝置，在接線盒處采取防水滲入措施，運量 140t 左右，電機電流為 9.5A，無過載和操作失誤發生。
(4)檢查維護管理：每班由作業人員日常檢查 4 次，跟班修理工檢查 1 次，每周由隊班安排專人全面檢查一次，發現問題及時維護、保養和檢修，每月由專人對電機、控制開關和保護功能試驗、電纜、減速器、滾筒等全部檢查、檢修一次，年終對電機、減速機檢查大修。
(5)連續運行一年時間，無一處零件損壞，無一次電機故障，未出現一次影響系統正常生產。除按規定時間更換減速器機油和日常保養注油外，幾乎無其它維修費用發生。直接經濟效益和不影響生產的間接經濟效益非常明顯。
(6)檢查、拆卸：拆除電機時，只需將與減速器固定的安裝法蘭處的四個螺栓松開，電機即可輕松拆除。拆除減速器時，只需將罩筒連接處的法蘭上四個螺栓拆開取下，減速器即可方便拆除，一般稍具機械知識的作業人員，最多 10min 就能完成。減速器上有檢查孔，打開后可以直觀地觀察到內部齒輪、軸、部分軸承的使用、磨損情況，即使損壞也可拆開更換，電機屬于通用三相異步電動機，檢查、檢修按常規方法即可。由于工作環境較好，通風散熱容易，檢查、檢修方便，有效地提高了設備的保養、檢修效率，降低了檢修人員的勞動強度。從根本上杜絕電機燒毀和傳動零件因磨損損壞造成停產的事故。
(7)造價：在有機械加工設備的單位，除減速器、電機、軸承外的零部件都有條件自己制造，購買減速器電機投入約為5000元，相比較傳動電動滾筒的1萬多元的價格，外置傳動式滾筒在成本上優勢明顯。
5結 語
經過一年多來的運行，傳動外置式電動滾筒達到了設計要求，既降低了購買使用成本，又保證了系統生產的安全正常運行，杜絕了不正常機電設備事故的發生和非正常停運造成的損失，提高了系統的運行可靠性和經濟效益。
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