關(guān)于對帶式輸送機張緊裝置的研究和討論

尚鵬斐

摘要：張緊裝置是組成帶式輸送機的主要部件。本文從張緊裝置的發(fā)展與研究現(xiàn)狀入手，將常見的張緊裝置進行對比，并重點探析張緊裝置的布置及選型原則，為帶式輸送機的實際應(yīng)用提供理論參考。

關(guān)鍵詞：帶式輸送機 張緊裝置 選擇 安裝

帶式輸送機是廠礦企業(yè)中應(yīng)用頻率最高的連續(xù)運輸設(shè)備，特別是井下作業(yè)應(yīng)用非常廣泛。它由驅(qū)動裝置、張緊裝置、機電保護裝置、制動器、輸送帶、托輥、滾筒、機架以及輔助設(shè)備構(gòu)成。

張緊裝置是構(gòu)成帶式輸送機的主要元部件之一，其性能的優(yōu)劣決定著帶式輸送機的使用性能。具體來講，張緊裝置的作用包括五點：一是在非穩(wěn)定工況下調(diào)節(jié)張力；二是確保輸送帶周長上各點具有足夠的張力使懸垂度達到設(shè)計要求；三是確保輸送帶在驅(qū)動滾筒分離點有足夠的張力避免輸送帶打滑；四是對輸送帶的彈性伸長及線粘性伸長進行補償；五是為輸送帶重新接頭提供必要的行程。

1 張緊裝置的發(fā)展與研究現(xiàn)狀

張緊裝置的發(fā)展過程可分為純機械張緊階段、張緊力可調(diào)階段和動態(tài)自動張緊階段。

1.1 純機械張緊階段 重錘式張緊、固定式絞車張緊和螺旋張緊均屬于該階段的產(chǎn)品，筆者現(xiàn)就設(shè)計原理對前兩種張緊裝置進行重點解析。

1.1.1 重錘式張緊裝置：該裝置主要借助滑輪組與重錘塊相互配合張緊。膠帶伸長時，可以自動吸收其伸長。

1.1.2 固定式絞車張緊：固定式絞車張緊裝置最大的功能就是張緊。膠帶伸長張緊力減弱的問題必須經(jīng)人力觀察后才能發(fā)現(xiàn)，然后進行二次張緊。帶式輸送機啟動和運行時，固定式絞車張緊裝置必須固定在指定位置無法移動，為滿足使用需求，可將其張緊形式由固定式改為半固定式，也就是通過行程開關(guān)控制張緊滾筒的位置，啟動時張緊滾筒固定于啟動的位置，運轉(zhuǎn)的過程中可固定于運行位置。

1.2 張緊力可調(diào)階段 自動絞車（機械絞車或液壓絞

車）張緊裝置是該階段產(chǎn)品的典型代表，但是該階段的張緊技術(shù)僅能在勻速運行時自動張緊，使該階段的膠帶維持恒定的張力，而在不穩(wěn)定的運行環(huán)境中則執(zhí)行固定式絞車張緊的操作。自動絞車張緊裝置區(qū)別于固定式張緊裝置的一個特點是帶閘，張緊時松閘，停止時緊閘。大多數(shù)情況下絞車處于停車狀態(tài)，其運行時間非常短。

1.3 動態(tài)自動張緊階段 液壓缸自動張緊和液壓絞車自動張緊是動態(tài)自動張緊階段的主打產(chǎn)品。如國內(nèi)外使用較多的KJ2029型礦用帶式輸送機自動張緊系統(tǒng)，法國A型帶式輸送機液壓缸自動張緊系統(tǒng)、DYL液壓缸型張緊系統(tǒng)，這幾類自動張緊系統(tǒng)都能對輸送帶張緊力進行自動調(diào)節(jié)，動態(tài)響應(yīng)快，設(shè)備無論是啟動還是正常運轉(zhuǎn)，都能確保有足夠的張緊力。

2 常見的張緊裝置比較

根據(jù)結(jié)構(gòu)型式，張緊裝置可分固定式、重錘式、自動式三種。

2.1 固定式張緊裝置 該裝置包括固定絞車張緊與螺旋張緊兩種形式。

螺旋張緊系統(tǒng)中，張緊滾筒的軸承裝設(shè)在可在導(dǎo)軌上自由滑動的活動架上，旋轉(zhuǎn)螺桿的過程中，活動架與其架上的螺母進退同步，以滿足張緊與放松的要求。固定式張緊裝置構(gòu)造簡單，張緊行程過小，因此僅能應(yīng)用在機長小于80m的短距輸送機上。螺旋張緊裝置在結(jié)構(gòu)設(shè)計上也有一些不足之處，使用一段時間的輸送帶往往因發(fā)生塑性變形而伸長，如果塑性變形得不到有效控制，會降低輸送帶的張緊力，使其變松打滑。

固定絞車張緊裝置主要通過利用蝸輪蝸桿減速器帶動卷筒纏繞鋼絲繩，從而張緊輸送帶的小型絞車來制造張緊力。目前該裝置因較小的體積和較大的張緊程度被廣泛應(yīng)用于井下帶式輸送機上。與螺旋張緊一樣，它的結(jié)構(gòu)設(shè)計也有一些缺陷。該裝置僅能按照需要調(diào)節(jié)并由此產(chǎn)生固定的張緊力。絞車與控制系統(tǒng)一旦突發(fā)故障，就無法使帶式輸送機產(chǎn)生恒定的張緊力或造成張緊力失效，穩(wěn)定性和安全性無保障。

2.2 重錘式張緊裝置 重錘式張緊裝置構(gòu)造簡單，是當前業(yè)界應(yīng)用最普遍的張緊裝置。它對運行環(huán)境的要求不是很嚴格，在各類工況下都能使張緊力始終處于恒定狀態(tài)，而且可以對輸送帶的伸長進行自動吸收和補償。采用重錘式張緊裝置的輸送機運行時張力恒定，穩(wěn)定可靠。當然，張緊力恒定就意味著張緊力不可調(diào)節(jié)，在輸送機啟動時和輸送量變動的情況下，輸送帶往往會因張力達不到運行要求而打滑，在啟動和非穩(wěn)定工況下也會由于張力不符合設(shè)計要求而出現(xiàn)振動現(xiàn)象。此外，重錘位移的空間也是有限的。而重錘車式張緊裝置則是重錘借助鋼絲繩拉動呈水平、傾斜或垂直布置的張緊小車來調(diào)節(jié)輸送帶的張緊程度。實際上，重錘式張緊裝置就是事先設(shè)置一個懸掛重錘的炯室，借助重錘自重來張緊輸送帶。在張緊小車布置于傾斜坡度上的帶式輸送機系統(tǒng)中，也可以不設(shè)重錘而將重物放在張緊小車上，利用坡度使裝有重物的張緊小車產(chǎn)生下滑力來調(diào)節(jié)輸送帶的張緊程度，也稱為重載車式張緊。

2.3 自動張緊裝置 近代輸送機中應(yīng)用最普遍的張緊裝置是自動張緊裝置。它能夠科學(xué)分配輸送帶上的張力，同時對其塑性伸長及彈性變形進行自動補償。通常自動張緊裝置通過絞車纏繞鋼絲繩使?jié)L筒拉緊來張緊皮帶。自動絞車張緊裝置的驅(qū)動形式分兩種，一種是液壓絞車驅(qū)動，另一種是電動絞車驅(qū)動。

近幾年，隨著輸送帶張緊裝置技術(shù)研究的不斷進步，業(yè)界對于自動絞車張緊裝置的認知程度逐步深入，但事物總有兩面性。電動絞車張緊裝置將張力傳感器作為反饋，基于輸送機的工作環(huán)境對自身的張緊力進行合理的調(diào)整。但是這種電動的裝置很容易受到外界因素的干擾而發(fā)生誤操作，比如機械系統(tǒng)的慣性，或使用了質(zhì)量不達標的傳感器等。液壓絞車張緊裝置是通過液壓站的壓力油控制液壓絞車來對張緊力進行合理的調(diào)整。輸送機運行時，液壓站、油缸也在不間斷的運行，液壓或控制系統(tǒng)一旦出現(xiàn)問題，就可能直接造成張力失效，或無法對輸送帶產(chǎn)生張力，如此一來，輸送機運行時穩(wěn)定性就失去了保障。

3 張緊裝置安裝時的布置原則

首先要合理規(guī)劃張緊裝置的裝設(shè)位置：①最好裝設(shè)在皮帶張力最小處。②長度超過300m的帶式輸送機，無論是水平式還是（坡度小于5°的）傾斜式，必須在驅(qū)動滾筒的空載側(cè)布設(shè)張緊裝置。③如果是坡度大于5°的上傾輸送機或短距輸送機，應(yīng)該在機尾布設(shè)張緊裝置，尾部滾筒可以充當張緊滾筒。④所有張緊裝置必須采用張緊滾筒繞入和繞出的皮帶分支平行于張緊滾筒位移線的設(shè)計，使張緊力從滾筒中心通過。

一般來說，張緊力越小，能耗越低，長距離輸送帶啟動過程中的波動幅度越小，輸送帶的服務(wù)年限越長。從我國對于帶式輸送機系統(tǒng)的設(shè)計來看，輸送機工作阻力的1.5倍可計算出設(shè)備的最大啟動圓周力。輸送機在突然停車的情況下，膠帶會因局部應(yīng)力過小而出現(xiàn)疊帶、松弛和煤炭堆積等問題，這會大大影響膠帶的使用性能，甚至因此引發(fā)設(shè)備故障。所以，為了確保輸送機穩(wěn)定運行，工程人員尤其是操作者應(yīng)該深入了解其動態(tài)特性。輸送機在實際運行中會有很多因素影響其動態(tài)特性，不斷改進輸送機的構(gòu)造和技術(shù)參數(shù)，目的之一就是縮小輸送帶起動的動張力峰值，提高設(shè)備對運行環(huán)境的適應(yīng)能力，使其即使在相對惡劣的運行環(huán)境中也能穩(wěn)定運行。此外，不斷改進和優(yōu)化輸送機的技術(shù)參數(shù)還有一個目的，就是確保處于工作狀態(tài)下的輸送機的張力符合設(shè)計要求，避免設(shè)備運行時驅(qū)動滾筒打滑，或出現(xiàn)跑偏、振動等故障。可能改變輸送機動態(tài)特性的邊界條件來自方方面面，而且大多數(shù)條件并非通過人為調(diào)整就可以改變的，目前只有驅(qū)動和張緊兩個裝置能夠通過軟起動及張緊力的控制來對輸送機的動態(tài)特性進行調(diào)整，因此現(xiàn)階段業(yè)界也主要以這兩個裝置為突破口來研究優(yōu)化輸送機動態(tài)特性的方法途徑。

4 合理選擇張緊裝置

在實際應(yīng)用中，首先要根據(jù)帶式輸送機的運行情況計算出牽引力，然后基于運行環(huán)境和設(shè)備的技術(shù)參數(shù)將合適的張緊裝置裝設(shè)在指定位置。通常針對運距段的帶式輸送機，可應(yīng)用構(gòu)造簡單、周期調(diào)整張力的固定式張緊裝置。如果是運距長的固定帶式輸送機，且對張力沒有嚴格的要求，可通過重錘式張緊裝置來調(diào)整張力。該裝置不僅張力恒定，且易于維護。而傾角大的輸送機則應(yīng)用重錘車式張緊裝置更加合理。有的輸送機運距長、運量大，對張力的要求較嚴格，可應(yīng)用自動張緊裝置調(diào)節(jié)張緊力。自動張緊裝置造價高，構(gòu)造也相當復(fù)雜，但它能以運行環(huán)境為參考自動調(diào)節(jié)張緊力，降低輸送帶強度等級，從這個角度來分析反而有利于控制投資比例。如果輸送機為可伸縮帶式輸送機，最佳張緊裝置應(yīng)該是絞車式自動張緊裝置。合理選擇張緊裝置是提高帶式輸送機運行效率的一個關(guān)鍵性因素，另外還要考慮張緊裝置的安裝位置和安裝空間，以確保帶式輸送機達到最佳運行狀態(tài)。

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