基于分体式桁架的长距离管带机胶带安装方法与流程

本发明涉及一种管状带式输送机，特别是一种基于分体式桁架的长距离管带机胶带安装方法。

背景技术：

管状带式输送机最早是由日本普利司通tpe公司于1964年提出，在普通带式输送机的基础上，经过十余年的研究和试验，于七十年代末期进入实际应用。通过应用实践，已形成了管状带式输送机(简称：管带机)设计理论和产品系列，到目前已经生产了1300多条管带机，并在32个国家获得专利(包括中国)多个国家或地区转让此技术，其中包括日本三菱公司、德国克鲁伯公司、中国华电工程(集团)公司。

管带机因其自身结构形式特点，能封闭输送散状物料而具有环保性好、空间立体转弯、防盗等相较与普通皮带机的诸多优点，在综合造价方面也优于大通廊结构形式的普通皮带机，因此，在散装物料连续输送行业，近几年取得了迅猛发展，已广泛应用于电力、冶金、化工、煤炭、矿山、粮食、港口、建材等行业。目前，管带机的主要发展方向是大运量、长距离，其具有的性能优点，必将逐步取代传统的已有或新建厂内铁路、专用公路、环境或地形复杂条件下的散装物料输送。

随着管带机向长距离、大运量方向发展，单机长度越来越长，由此随着单机长度的不断增加，对技术设计在功率计算、启动模式、远程通信、胶带制作和安装等方面提出了更多要求，特别是对长距离管带机胶带安装方面的问题研究，传统的思维属于安装技术范畴，至今行业内也没有相关技术研究或论文出现。

长距离管带机建设时胶带安装难度随着机长增加而显著增大，传统的整条胶带牵引安装其缺点主要体现在辅助机具选型大，安装耗材多，地锚吨位大，安装风险高，工期长，成品设备易磨损，安装费用高，工人劳动强度大，高价值的胶带易损伤等。

分体式桁架设计主要就是为解决单机2000米以上长距离管带机胶带安装难的问题，考虑设计了一种分体式桁架，使胶带可以分段牵引安装，由于胶带是穿插在桁架之中，分体式桁架的设计形式要使整条胶带接好之后可以很方便的恢复到管状形态，对于安装胶带降低风险、降低费用、降低安装工人劳动强度、缩短工期、保护设备、更换胶带便宜性有着重要的意义。

对于长距离管带机胶带安装难问题，按照传统思维来考虑确实属于安装技术范畴，这种惯性思维从而导致技术人员在先期方案设计时忽略这个问题的考虑，使得后期花费巨大的经济代价、风险代价、工期代价来完成胶带的安装。通过网上搜索和起重输送行业的期刊检索等，截至编制本立项建议书时为止，尚未发现有任何相关技术研究、专利或论文出现，因此可以说对应用于长距离管带机胶带安装用的分体式桁架及安装方法的研究还是空白。

技术实现要素：

针对上述现有技术的不足，本发明的目的是提供一种基于分体式桁架的长距离管带机胶带安装方法。

本发明的目的是这样实现的：一种基于分体式桁架的长距离管带机胶带安装方法,其特征在于：包括以下步骤：

1)选择把整条桁架中平行地面且呈直线的一段距离的桁架制作成分体式桁架；所述的一段距离的桁架为一榀桁架或两榀桁架，该段距离长度须保证能够布置卷扬机、地锚和展开多卷胶带制作硫化接头的需要；

2)所述的分体式桁架是由原整体式桁架的一榀按照下述方式分解为以下部件：近端侧立面、远端侧立面、psk板、上平面斜撑角钢、下平面斜撑角钢、psk端框和psk托辊组；上述各部件均为预制的整体部件，且其上面均预制有相互连接的螺栓孔；psk托辊组预装在psk板；

3)制作长距离管带机胶带安装用工装，包括专用夹具和专用托架，用专用托架将多个预装有psk托辊组的psk板托起；用专用夹具将收拢在一起的多个预装有psk托辊组的psk板夹在整体式桁架端框上；

4)在分体式桁架所处空间布置卷扬机和地锚，制作多卷胶带的硫化接头，将多卷胶带全部硫化成一条整体胶带；拉紧装置锚固后加拉紧力，使整条胶带绷紧在分体式桁架内自然呈管状；

5)将收拢在一起的多个预装有psk托辊组的psk板从专用夹具内解除，然后分别移到设计位置，再将近端侧立面、远端侧立面和上平面斜撑角钢、下平面斜撑角钢与预装有psk托辊组的psk板、psk端框用螺栓连接固定，移除专用夹具和专用托架，将分体式桁架两端的psk端框与整体式桁架两端用螺栓连接固定为一体。

本发明的目的还可以下述方式实现：所述的第4)步中，在使整条胶带绷紧在分体式桁架内自然呈管状后，用尼龙带对呈管状的胶带进行缠绕，使胶带管径略小于设计管径，以便于推动预装有psk托辊组的psk板移动到设计位置。

所述的分体式桁架在组装时，预装有psk托辊组的psk板从两端依次向中间组装，待全部组装到位后再对所有的螺栓进行最后紧固。

所述的分体式桁架的近端侧立面、远端侧立面分别由上下弦杆、支撑斜杆和节点板组成，节点板焊接在上下弦杆上，支撑斜杆呈倒八字分布，焊接在节点板上。

本发明具有以下显著技术进步：安装工人劳动强度降低，工作更安全，综合安装费用节省约一半以上；基于分体式桁架的应用，胶带实现分段牵引，可实现多点同时作业，工期至少缩短一半以上。

附图说明

图1为分体式桁架组装后的截面图。

图2(a)为分体式桁架组装后的俯视图；(b)为分体式桁架组装后的侧面视图；(c)为分体式桁架组装后的仰视图。

图3为近端侧立面和远端侧立面结构图。

图4为psk板视图，(a)主视图，(b)a向视图，(c)左视图，(d)展开图。

图5为psk端框图，(a)主视图，(b)左视图。

图6为分体式桁架组装过程及胶带安装步骤示意图。

具体实施方式

附图中各部件标号如下：近端侧立面1，远端侧立面2，psk板3，上平面斜撑角钢4，下平面斜撑角钢5，psk端框6，psk托辊组7，整体式桁架8，胶带9，专用夹具10，专用托架11，牵引钢丝绳12。

本发明一种基于分体式桁架的长距离管带机胶带安装方法,其特征在于：包括以下步骤：

1)选择把整条桁架中平行地面且呈直线的一段距离的桁架制作成分体式桁架；所述的一段距离的桁架为一榀桁架或两榀桁架，该段距离长度须保证能够布置卷扬机、地锚和展开多卷胶带制作硫化接头的需要；

2)所述的分体式桁架是由原整体式桁架的一榀按照下述方式分解为以下部件：近端侧立面1、远端侧立面2、psk板3、上平面斜撑角钢4、下平面斜撑角钢5、psk端框6和psk托辊组7；上述各部件均为预制的整体部件，且其上面均预制有相互连接的螺栓孔；psk托辊组7预装在psk板3；

3)制作长距离管带机胶带安装用工装，包括专用夹具10和专用托架11，用专用托架11将多个预装有psk托辊组7的psk板3托起；用专用夹具10将收拢在一起的多个预装有psk托辊组7的psk板3夹在整体式桁架端框上；

4)在分体式桁架所处空间布置卷扬机和地锚，制作多卷胶带的硫化接头，将多卷胶带全部硫化成一条整体胶带9；拉紧装置锚固后加拉紧力，使整条胶带9绷紧在分体式桁架内自然呈管状；

5)将收拢在一起的多个预装有psk托辊组7的psk板3从专用夹具10内解除，然后分别移到设计位置，再将近端侧立面1、远端侧立面2和上平面斜撑角钢4、下平面斜撑角钢5与预装有psk托辊组7的psk板3、psk端框6用螺栓连接固定，移除专用夹具10和专用托架11，将分体式桁架两端的psk端框6与整体式桁架两端用螺栓连接固定为一体。

所述的第4)步中，在使整条胶带9绷紧在分体式桁架内自然呈管状后，用尼龙带对呈管状的胶带9进行缠绕，使胶带管径略小于设计管径，以便于推动预装有psk托辊组7的psk板3移动到设计位置。

所述的分体式桁架在组装时，预装有psk托辊组7的psk板3从两端依次向中间组装，待全部组装到位后再对所有的螺栓进行最后紧固。

所述的分体式桁架的近端侧立面1、远端侧立面2分别由上下弦杆、支撑斜杆和节点板组成，节点板焊接在上下弦杆上，支撑斜杆呈倒八字分布，焊接在节点板上。

本发明的设计方案的形成过程如下：

一、背景和目的

管带机因能封闭输送散状物料而具有环保性好、空间立体转弯、防盗等相较与普通皮带机的诸多优点，近几年在散状物料输送领域取得了迅猛发展，已广泛应用于电力、冶金、化工、煤炭、矿山、粮食、港口等行业。目前，管带机的主要发展方向是大运量、长距离，其具有的性能优点，必将逐步取代已有或新建厂内铁路、专用公路、环境或地形复杂条件下的物料输送，促使单机长度越来越长，由此随着单机长度的不断增加，建设时胶带安装难度也将随着机长增加而增大，主要体现在辅助机具选型大，安装耗材多，地锚吨位大，安装风险高，工期长，成品设备易磨损，安装费用高，工人劳动强度大等。以内蒙古大唐托克托发电厂五期扩建工程厂外输灰2400米长距离管带机整条路线为例，如果安装胶带时整条牵引，需要的最大牵引力为8500kg，卷扬机选型10t，单股牵引钢丝绳跑绳选型φ28-6*37-1670(418kn)；如果分段牵，整条管带机一分为二，则需要的最大牵引力只需要4200kg，卷扬机选择5t就行，单股牵引钢丝绳跑绳选型φ20-6*37-1670(213kn)，配套设备、材料消耗可直接减小很多，钢丝绳受力减小一半，操作、施工过程中也安全得多。

发明目的：为解决单机2000米以上长距离管带机胶带安装难的问题，创新设计了一种分体式桁架，该桁架可在现场灵活拆卸，留出空间，使胶带可以沿程分段牵引安装，整条胶带接好之后又可以很方便的恢复到管状形态。这样对于安装长距离胶带降低风险、降低费用、降低安装工人劳动强度、缩短工期、保护设备、更换胶带便宜性有着重要的意义。

二、结构设想

管带机桁架主要由psk板、弦杆、撑杆、节点板待组成。在保证运输尺寸的情况下，为了保证管带机桁架的制作质量、精度、成本，管带机桁架一般都是整体制作、整体运输，现场整体安装。

整体制作的桁架在胶带安装之前必须安装调整好，且胶带安装好之后，桁架也无法拆卸。想在管带机中间某个地方实现牵引、硫化胶带就无法实现。

为解决这一问题，首先想到的就是把桁架从中间一分为二，想办法在胶带安装完之后采用专用夹具把两瓣桁架合起来。经过多次讨论，认为psk板是psk托辊组安装的基准面，psk板的平整度是管带机平衡正常运行的关键，讨论过程中也提到一个问题，在胶带安装完之后分成两瓣的桁架要合为一体，具体实施会很麻烦。虽能解决拆分桁架的问题，但新的问题又来了，且还影响整个设备的正常运行。

讨论过程中我们想到另一个办法：拆分桁架，把psk板整块独立出来，其他如弦杆、撑杆、节点板作成一体，与psk板分开，安装胶带的同时把该段的psk板先套上，待全部胶带安装完之后，再组合起来，这样，即保证了psk板的整体性，又达到了拆分桁架的目的。

三、详细设计方案及组成模块

分体式桁架即要保证桁架在施工时能方便拆分和组装，又要保证其功能不受影响。拆分太散、组装麻烦，且还不能保证现场的组装质量。

通过多次讨论，并收集施工现场相关工程师的意见，考虑一榀分体式桁架分为三部分：

第一部分为psk板，包括承载端框psk和安装psk托辊组的psk板。

管带机中间段胶带由6只psk托辊组包裹，形成管状来输送散状物料。psk托辊组的安装精度直接影响管状胶带的运行状态，psk托辊组全安装在中间段桁架的psk上，所以psk板的平整度、psk板的相对位置精度对整个管带机设备能否正常运行非常关键。所以psk板(包括端框psk)我们以厂内整体制作形式。

结合分体式桁架的特点，psk板的制作要求在原来的基础上增加了相应的螺栓孔。

第二部分为桁架的侧立面，侧立面由弦杆、支撑斜杆及节点板组成。因各材料较多、种类较杂，整体设计能减小现场组装的工作量，侧立面制作完之后，厂内按图示要求统一制作螺栓孔，更能保证现场侧立面与psk板组装后psk板安装平面与管带机中心线的垂直度，且厂内整体制作有利于其质量的保证，如图3。

第三部分为桁架的上、下面斜撑角钢，根据桁架现场胶带安装完之后能拆分的要求，上下面斜撑角钢只能散件制作，现场螺栓连接。按标件设计，减少现场组装工作量；分体式桁架组成后如图2所示。

四、设置分体式桁架位置的选择

什么地方采用分体式桁架，要以整条工艺线路的特点来分析和选择，位置的选择主要考虑以下几个因素：

1)使分段范围内的最大牵引力均衡。

2)架空不能太高，分体式桁架拆分后留出来的位置要方便胶带的牵引和硫化工作。

3)桁架长度在12米及以下，该类桁架弦杆不需要现场拼接，可减小现场胶带安装完之后桁架组装的工作量。

4)桁架为直线段桁架。

根据托五厂外输灰系统c2管带机的特点，总长2375米，提升高度为30米，可分为两段，即中间只需一个点连续两榀12m长桁架设分体式。从牵引力方面来分析，z75基础居中，但桁架架空有6—7米，根据上述因素分析，综合考虑之后，托五c2管带机选择f63、f64作为分体式桁架。该处桁架基本是落地，都是12米长桁架，且是直线段。

五、分体式桁架应用实施步骤

如图6为胶带安装时的示意图。psk托辊组全部安装到psk板上，然后把18组psk板均分依次收拢到两端，并用事先设计制作的专用夹具、专用托架固定于相邻整体式桁架的端框上，这样预留出胶带安装牵引的空间，长度超过18米，其空间足够布置卷扬机、地锚、制作硫化接头。

待整条管带机的多卷胶带全部安装硫化成一条后，拉紧装置解除锚固加拉紧力，使整条管带机的胶带绷紧，分体式桁架处胶带将自然成管，将收拢的psk板拆分移位至设计位置，桁架侧立面安装到位，栓接固定，至此就恢复到工艺布置要求状态。需要修补或更换胶带时重复上述步骤，可以更为方便快捷的完成相关工作。

六、分体式桁架应用的经济效益和社会效益初步分析

1)制作成本方面，分体式桁架一般就是在原有整体式桁架的基础上拆分为模块化设计，整体耗材不增加，只是在制作精度要求方面要略有提高(稍有实力的厂家均能达到要求)，对于整个钢结构生产来说，造价不会增加；

2)安装成本方面，桁架安装和胶带安装本身就是安装分项的分部工作，分体式桁架就是为方便安装而设计，因此，通常不会为后期分体式桁架的组装而增加安装费用。相反，在人、材、机直接成本方面，安装工人劳动强度降低，工作更安全，人工耗工日减少；安装辅助材料牵引胶带的大钢丝绳和牵引大钢丝绳的小钢丝绳都可以减少很多；牵引卷扬机规格可以减小一半。相关的综合安装费用节省约一半以上；

3)安装工期方面，基于分体式桁架的应用，胶带实现分段牵引，可以多点同时作业，简单的说在硫化粘结这一段胶带的时候可以牵引另外一段，工期至少缩短一半以上。以托五项目为例，2400米的机长，胶带长度约4800米，厂家按一卷700米(基本上到发运要求极限，重约40t，跑道式卷绕)分为7卷发运，共7个接头，按以往项目安装进度，比较顺利的话，一卷胶带牵引一天，硫化粘结一天，整条胶带安装最快需要15天，如采用分体式桁架，两段同时施工，牵引和硫化粘结交叉进行的话，同时短距离牵引中途不易出现故障，更为容易，预计一周即可完成整条胶带安装和分体式桁架组装。

综合经济效益和社会效益对比分析如下表(以托五项目为例估算)：

注：以上分析采用分体式桁架时不考虑交叉作业，估算价格可能也会有偏差。

结论：通过经济效益和社会效益综合对比可以看出，分体式桁架在长距离管带机中的运用具有很好的经济价值和社会价值，值得立项研究和推广应用。