运用平行四边形的不稳定性制作皮带跑偏自纠装置
“老弟，技术员小张发明的皮带跑偏自纠装置太好用了。无论皮带轻载、重载都能自动调整纠偏，降低了职工的劳动强度，提高了皮带运输原煤的工作效率……”5月20日，在冀中能源峰峰集团大淑村矿职工餐厅里，李师傅与同事老吴边吃饭边聊着该矿运输区技术员张岩亮刚刚自主设计完成的皮带跑偏自纠装置的使用效果。
皮带输送机是当前煤矿井巷原煤输送的主要设备。由于该矿多个掘进头及回采工作面同步作业，产生的原煤及矸石量极不稳定，当皮带输送机运送的煤与矸石的量不均匀时，容易出现皮带重心偏移导致皮带跑偏的现象；当皮带输送机轻载或空载运行时，受力均匀的皮带则会在托辊角度的作用下再次发生跑偏，从而剐蹭到支架及设备。这就需要现场作业人员不时进行巡回检查，当发现皮带跑偏时，及时根据皮带跑偏的方向调整皮带托辊的角度，使皮带重新归位到托辊的中心位置。
今年3月，该矿主皮带输送机发生了严重的跑偏事故，主要是原因是现场作业人员巡回检查不到位，在上行皮带载煤量不均匀出现皮带跑偏时，没有及时调整皮带托辊的角度，导致皮带倾斜直接将原煤与矸石洒落到下行皮带上，重新反向载入近3吨的煤量堆积在机尾，造成停产40分钟，相关责任领导及职工均受到了相应的处罚。“要是能制作一种装置让人工调节托辊变成自动调节托辊就可以避免类似事故的发生了。”张岩亮认真分析了这次事故的原因后，便产生了这样的想法。
于是，张岩亮每次下井，他总要沿着上千米的皮带机巡回检查，不放过一丝丝跑偏的痕迹，哪怕只有轻微的跑偏迹象，他总要蹲下去仔细观察，并不时向师傅们请教皮带跑偏的调整方法。当他了解到，皮带跑偏的主要原因是承载的重心发生了偏移，只有调整托辊的角度，让皮带的重心重新回到中心位置皮带才能顺正时，他顿时茅塞顿开：如果将皮带的重心位置定位与托辊绑定在一起，运用平行四边形不稳定性设计制作一套活动托辊不就可以实现皮带自动纠偏功能了吗？于是，他拿出纸笔，认真地画出了皮带跑偏自纠装置的设计图，并根据现场设备情况进行反复优化改进。制作方案确定后，制作起来就简单多了。
在制修车间王师傅的帮助下，张岩亮按照托辊、联接扁铁、转向轴3部分逐件制作。首先，他将悬挂式的托辊支架改造为中轴浮托式基座，在基座底部焊接一个转向轴，与固定架之间形成轴向联接。这样，皮带下的托辊端头就做可以前后位移的动作，完成托辊与皮带之间的角度调节功能。同时，在联接扁铁上钻眼，按照0.8米的间距将两行托辊基座用扁铁做销式联接，组装完成的自纠装置看起来极相似于一个平行四边形。当张岩亮迫不及待地将皮带跑偏自纠装置安装在主运输皮带上试用时发现，皮带上载煤量发生重心位置偏移时，托辊的一端会在重力及摩擦力的作用下位置前移，形成自行调整皮带重心位置，完成托辊角度调整、皮带自行纠位的动作，但是随着皮带输送机运煤量的增大，皮带跑偏自纠装置在左右平衡上出现了倾斜，上行皮带便向下下行皮带上掉落煤块。眼看着自己努力了10多天的创新成果就要被否定，张岩亮的心情异常沮丧。“没事，创新哪有一帆风顺的，不要着急。”一旁跟班的副区长杨强微笑着给他打气，“皮带自动纠偏都能实现了，左右平衡问题你一定有办法解决的。”这句话一下子点醒了他，笑容瞬间回到脸上：“对呀，我在皮带跑偏自纠装置的两端再加挂上两个轴轮，倚靠在连接杆上，把左右平衡的问题不就解决了吗？”
于是，他找来职工入井时乘坐的“猴车”（矿山架空乘人索道）杆上自行滑移的两个轴轮，在扁铁上钻眼、螺栓固定，依据托辊基座与皮带连接杆之间的高度，量取需要的长度后截取扁铁长度并焊接到基座上。这样一来，转向轴不用再承载煤量的压力了，两个小轴轮如同两个轮胎，在支架连接杆上方匀速转动，将整体皮带承载的重量传递在连接杆上，在调整角度、承载时互不干涉，成功解决了皮带跑偏自纠装置的左右平衡问题。
“皮带跑偏自纠装置使用以来，杜绝了皮带跑偏、机尾堆煤的事故。原来我们6部皮带每班需要20多名职工管理，每班至少需要两个人巡回检查才能及时调整托辊纠正皮带跑偏问题。现在每班只需要十多人就可以轻松完成工作任务。仅此一项，每月就能为企业节省3万多元的人工费用。”副区长杨强高兴地在区碰头会上开心地总结着该创新为企业带来的经济效益。
（陈震亮）
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