一种新型活动式皮带调整装置的应用分析

一种新型活动式皮带调整装置的应用分析

黄春雷

粤水电轨道交通建设有限公司

摘要：目前，市场上传送带运用较广泛，大体上都是一个主动轮带动一条皮带在一排滚筒上做回转运动，靠改变主动轮或被动轮的位置来调节皮带的松紧。在盾构行业中，使用的皮带属于柔性条状物，不可避免会有柔性形变以及运转振动，不同地质下渣土粘性差异很大，采用形式多种多样的刮渣板都无法彻底改善运用效果，文章分析一种新型活动式皮带调整装置施工技术及其详细应用情况。

关键词：一种新型活动式皮带调整装置；皮带机;优势；应用

前言：

随着我国城际轨道交通、地铁、水利、电力等隧道工程的增多，地下工程施工对周边环境、土地资源、空间资源占用率逐步增大。地下工程正逐步朝着安全、高效、经济、占用资源少等方向发展，因此，盾构法施工技术也越来越多的被运用于地下工程，隧道轴线设计坡度越来越大，穿越地质情况更为复杂。在国家倡导生态文明的大背景下，作业环境的改善，文明施工的提高，都需要技术的革新。虽然土压平衡盾构机对多种地质状况有很好的适应性，可以保证掘进面压力稳定的优良性能，在掘进过程中保证施工精度的前提下，能尽量减小对隧道周围的土层的干扰，避免由于压力控制不当引起地表的坍塌或者隆起，但是皮带运输渣土环节一直阻碍着盾构掘进环境和效率的突破。在城市隧道施工中，面对经常出现复合（软土、泥浆等）地层的状况，皮带运输机适应性不足带来隧道漏泥，不仅造成隧道污染，影响文明施工形象，工人清理漏泥，也大大增加了人工成本及降低了掘进施工效率。本研究一种新型活动式皮带调整装置，能很好的拓展皮带机的适应性，该装置运用于某输水隧洞项目盾构施工，在颇具考验的粘土地层施工中已取得良好的经济效果，文章对该新型活动式皮带调整装置的技术及应用进行分析。

1背景技术

目前，盾构行业皮带机输送的渣土特性变化大，运用的需求与难度日益增加。土压平衡盾构机施工掘进中，隧道内渣土运输方式分为两种，一种是皮带出渣同隧道列车运渣相结合，一种是连续皮带出渣，即将传输皮带直接接至地面渣土池，全程均采用皮带机出渣，大体上都是一个主动轮带动一条皮带在一排滚筒上做回转运动，靠改变主动轮或被动轮的位置来调节皮带的松紧，因此皮带的松紧是一个相对固定的状态。皮带的清洁装置设置在回程皮带上，普遍是在主动轮处采用2-3道刮泥板，在皮带张紧状态下被动刮出皮带上黏附的余泥。盾构机使用的皮带一般较长，在自重下由一排滚筒托起运转，运转时皮带上负载的渣土量变化会改变皮带的松紧，运行时皮带振动、打滑不可避免。在皮带的振动和重力作用下，刮渣板受力不均加速磨损，在中间形成凹形或波浪形凹槽，使用效果都不理想；在复杂地层中掘进，尤其以粘性较大的地层为主时，采用以往多种形式的刮渣板都难以彻底清除皮带表面附着的粘性泥土。

2一种新型活动式皮带调整装置结构

在皮带机上安装一种活动式皮带调节装置（如图一）扩展皮带机运碴能力，该装置主要由受力杆件、平衡杆件、调节杆、滚筒、刮泥板、冲洗管路等构成。受力杆件固定在皮带机架上，平衡杆件可转动地安装在受力杆件上，两个平衡辅助件分别安装在平衡杆件的前后两端，皮带依次紧贴地穿过前后两端的平衡辅助件，使前后两端的平衡辅助件相对于皮带上下位置交错设置；第一调节拉杆的一侧与平衡杆件连接，第二调节拉杆的一侧与刮泥板连接，两根调节拉杆的另一侧分别贯穿过皮带机架，且分别在该侧设置调节限位件，两根调节弹簧分别套装在两根调节拉杆上，且调节弹簧的两端分别顶压在皮带机架和调节限位件上。通过该装置，抑制皮带在运行过程中的柔性形变以及运转振动，避免刮泥板受力不均加速磨损，保证刮除效果。

图1 三维示意图

3一种新型活动式皮带调整装置优势

（1）通用功能

本装置适用于所有土压平衡式盾构皮带机，特别是针对复杂多变的粘土地层，本发明可有效解决皮带清理不彻底，改善隧道环境，减少设备磨损。

（2）高效

使用本装置施工，有效的清理皮带机表面，防止了台车皮带机积泥致使皮带滚筒包裹后磨损发生，减少了隧道内掉渣清理劳动和时间成本，实现了隧道整洁，为隧道施工提高了形象还节约了大量工期。

（3）保障施工质量

采用本装置施工，使皮带得到调整，降低了皮带的振动位移，充分发挥了刮渣板的作用，刮渣板与皮带贴合紧密，使用后磨损均匀。即使遇到粘性大的渣土，也能使其紧密贴合，刮除干净。

（4）经济

使用该装置施工设备简单，操作方便，易于维保，达到了理想工艺效果，减少了设备的磨损与维修，为工程树立了形象，节约了大量劳动成本和工期成本。

4一种新型活动式皮带调整装置应用分析

广东省深圳市某输水隧洞项目，项目该段盾构隧道平均埋深 13 米，隧道洞身穿越地层较为丰富，难度较大，其中有红黄色砂砾质黏土，黏性好，干强度较高，以及砂质黏土等。该段工程为试验段项目，对安全文明施工要求严格，以往在岩层、砂土层掘进隧道卫生较好，进入黏土层后台车和隧道易积泥严重，皮带刮渣板刮泥效果差，皮带与滚筒加速磨损，采用人工清理，效率低下，无法达到生产要求。经研究决定采用一种新型活动式皮带调整装置。具体施工工艺及效果如下：

4.1施工工艺

如图2所示，一种活动式皮带调节装置，包括皮带机架1、皮带2、受力杆件3、平衡杆件4、平衡辅助件5、第一调节拉杆6、第一调节弹簧62和第一调节限位件63、第二调节拉杆7、第二调节弹簧72、第二调节限位件73、刮泥板8和冲洗管路9。

两根受力杆件3分别高度一致且位置对称地固定在皮带机架1的左右两侧，且位于皮带机架1的下侧。

平衡杆件4为两段弧形结构，由一大一小两段弧形相连而成，大弧形的半径为小弧形半径的4-6倍，大弧形的弧长为小弧形弧长的1.5-2.5倍。两根平衡杆件4通过转动销分别可转动地安装在左右两侧的受力杆件3上，两根平衡杆件4之间位置对称，转动安装点位于大小弧形的交界点。

两个平衡辅助件5均为滚轮，两个平衡辅助件5通过左右两侧的平衡杆件4分别安装在平衡杆件4的前后两端。

皮带2依次紧贴地穿过前后两端的平衡辅助件5，使前后两端的平衡辅助件5相对于皮带2上下位置交错设置。

两根第一调节拉杆6的一侧分别连接在平衡杆件4的后端左右两侧，另一侧贯穿过皮带机架1，且在贯穿过皮带机架1的该侧上设有螺纹段61，第一调节限位件63为螺帽，第一调节限位件63位置可调地安装在螺纹段61上，第一调节弹簧62套装在第一调节拉杆6上，且两端分别顶压在皮带机架1和第一调节限位件63上。通过改变第一调节限位件63在螺纹段61上的位置，使第一调节拉杆6的高度改变，从而调整平衡辅助件5与皮带2之间的松紧度。

两根第二调节拉杆7的一侧与刮泥板8连接，使刮泥板8紧贴在皮带2的下侧，另一侧贯穿过皮带机架1，且在贯穿过皮带机架1的该侧上设置有螺纹段71，第二调节限位件73为螺帽，第二调节限位件73位置可调地安装在螺纹段71上，第二调节弹簧72套装在第二调节拉杆7上，且两端分别顶压在皮带机架1和第二调节限位件73上。通过改变第二调节限位件73在螺纹段71上的位置，使第二调节拉杆7的高度改变，从而调整刮泥板8与皮带2之间的松紧度。

冲洗管路9通过左右两侧的受力杆件3固定在皮带2的下方，且沿皮带2宽度方向设置，冲洗管路9上设有朝向皮带2的扇形冲洗喷头，用于对皮带2进行冲洗。

本装置中，平衡辅助件5与皮带2上下位置交错地紧贴在一起，在第一调节拉杆6和第一调节弹簧62的配合下，平衡辅助件5能够抑制皮带2在运行过程中的柔性形变以及运转振动，从而避免刮泥板8受力不均导致加速磨损，刮泥板8在使用后磨损均匀，使用寿命延长，此外，在第二调节拉杆7和第二调节弹簧72的配合下，刮泥板8在皮带2的运行过程中能够动态调整位置，即使在复杂多变的粘土地层中或者在遇到粘性大的渣土的情况下，刮泥板8也能够与皮带2保持紧密贴合，将渣土刮除干净，从而充分地发挥了刮泥板8的作用，有效地清理了皮带2表面，防止皮带机积泥致使皮带滚筒包裹后发生磨损，减少了隧道内掉渣清理劳动和时间成本，实现了隧道整洁，提高了隧道施工形象和节约了大量工期，且提高了皮带2机运行性能，保障了盾构隧道的文明施工及设备运行安全。

在其他实施例中，两个平衡辅助件中，其中一个为滚轮，另一个为刮泥板，滚轮紧贴在皮带的上侧，刮泥板紧贴在皮带的下侧。通过将其中一个平衡辅助件设置为刮泥板，能够更加有效地对皮带上的少量残余的渣土进行刮除。

图2 皮带调整装置结构图

1. 皮带机架、2-皮带、3-受力杆件、4-平衡杆件、5-平衡辅助件、6-第一调节拉杆、61-螺纹段、62-第一调节弹簧、63-第一调节限位件、7-第二调节拉杆、71-螺纹段、72-第二调节弹簧、73-第二调节限位件、8-刮泥板、9-冲洗管路

4.2小结

在对于输水隧洞项目盾构施工的渣土运输采取了一种新型活动式皮带调整装置施工后，做到皮带正常运行机架积泥少，皮带滚筒磨损少，台车、隧道污染少，施工效率可大大提高，节约了大量劳动成本和工期成本。同时减少了设备的磨损与维修，达到了经济合理、施工高效、安全可靠，为工程树立了形象，为类似盾构施工提供借鉴。

结束语：

综上所述，一种新型活动式皮带调整装置有效填补了市场上没有运用相关皮带局部调整机构的空白，改变了以往单纯要靠皮带张紧形变和重力与刮泥板贴合的方式，抑制了皮带在运行过程中的柔性形变以及运转振动，提高了皮带机运行性能，保障了盾构隧道的文明施工及设备运行安全，并取得良好的经济技术效果。

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