膠帶輸送機拉緊裝置的種類和選型

武月平

0 引言

膠帶輸送機是以膠帶兼作牽引機構和承載機構的一種連續(xù)動作式運輸設備，在煤礦生產(chǎn)中以輸送矸石、煤炭為主，具有運輸能力大、運輸阻力小、耗電量低、運行平穩(wěn)等優(yōu)點，在煤礦地面和井下運輸中得到廣泛應用。但隨著采煤綜合機械化程度的不斷提高，工作面推進速度的不斷加快，一些大功率、大運量、高帶速、智能化可伸縮膠帶輸送機得到越來越廣泛的應用，其工作原理是膠帶繞經(jīng)主動滾筒和機尾換向滾筒形成一個無極的環(huán)形帶，上下兩股膠帶都支撐在托輥上。為了保證帶式輸送機正常平穩(wěn)啟動和運行，拉緊裝置給膠帶一個正常運轉所需的張緊力，第一保證膠帶和傳動滾筒有一個足夠的摩擦力，以滿足歐拉公式T1=T2eμφ[1]，使膠帶不致打滑；第二保證膠帶在托輥間的下垂度不可太大，應滿足承載段和回空段的最小張力。為了保證膠帶輸送機正常平穩(wěn)啟動和運行，輸送帶在啟（制）動和運行過程中都必須保持一定的張力。

1 膠帶輸送機運行過程中對拉力的幾個要求

在膠帶輸送機啟（制）動和正常運行的過程中，輸送帶張力會發(fā)生明顯變化，有以下幾個要求。

1.1 下垂度要求

為了滿足膠帶輸送機傳動條件和最大下垂度條件，帶式輸送機啟動時輸送帶張力都比較大，約為穩(wěn)定運行時輸送帶張力的1.3～1.5 倍。

1.2 穩(wěn)定性要求

輸送機穩(wěn)定運行后，輸送帶的張緊力較啟動時會明顯變小并漸漸趨于穩(wěn)定。

1.3 張力變化要求

膠帶輸送機輸送量發(fā)生變化時，輸送帶的張力會發(fā)生明顯變化。空載運行時輸送帶張力較小，重載運行時輸送帶張力變大[2]。

帶式輸送機運行過程中，張力變小，下垂度增大。張緊裝置由框架、滑輪組和張緊絞車等組成，張緊絞車為蝸桿蝸輪傳動和開式齒輪傳動的慢速絞車。蝸桿蝸輪的設計具備反行程自鎖的特點；同時在蝸桿的一端有一摩擦阻尼裝置，其產(chǎn)生的摩擦力矩可以通過壓蓋上的調(diào)節(jié)螺絲調(diào)節(jié)，以使張緊絞車停車時不致反轉，保證了鋼繩的張力。

張緊卷筒的一側裝有離合裝置，收膠帶時須打開離合器使卷筒軸脫離。為使卷筒不致自由轉動而發(fā)生亂繩，卷筒的同一側還裝有3 塊剎車帶，使卷筒在放繩時產(chǎn)生制動。

2 對拉緊裝置的要求

根據(jù)輸送帶張力變化的特點，對帶式輸送機拉緊裝置提出以下兩個基本要求。

2.1 拉緊裝置能夠自行調(diào)節(jié)

隨著輸送帶張力的變化，拉緊裝置必須能夠自行調(diào)節(jié)輸送帶張緊的張緊力，并隨著膠帶張力的變化增大或減小。

2.2 提高摩擦牽引力的方法

拉緊裝置必須能夠符合輸送帶張力變化速度的要求，而且速度越快越好，以保證膠帶輸送機的平穩(wěn)運行，同時必須考慮輸送機啟動和制動時的瞬時拉緊力。如只按正常運動的拉緊力選取，則容易出現(xiàn)輸送帶打滑現(xiàn)象[3]。這就要求提高摩擦牽引力，防止打滑現(xiàn)象的發(fā)生。

提高摩擦牽引力的方法：首先改變膠帶張力，膠帶張力的增加導致膠帶和滾筒相遇點的張力提高，但采用這種方法提高牽引力只能在小范圍內(nèi)進行；其次增大膠帶與滾筒之間的摩擦系數(shù)，傳動滾筒采用膠面滾筒或增大圍包角，均可大幅度提高摩擦牽引力。

3 拉緊裝置的一般形式

3.1 自動拉緊裝置

目前常用的自動拉緊裝置是自控液壓拉緊裝置，見圖1。

圖1 液壓自動張緊裝置

自動拉緊裝置的工作原理：輸送帶的張力變化時，油缸內(nèi)的油壓會增大或減小，傳感器發(fā)出信號，液壓系統(tǒng)作出回應，活塞桿伸出，輸送帶張力減小；輸送帶的張力減小到設定值時，油缸內(nèi)油壓減小，傳感機構發(fā)出信號，液壓系統(tǒng)作出相應回應，泵站自動向油缸前腔補充油液，活塞桿縮回，張緊輸送帶。

自動液壓張緊裝置響應速度快，輸送帶張力波動小，啟動平穩(wěn)可靠，是國內(nèi)目前較好的一種拉緊裝置。

3.2 固定式拉緊方式

固定式拉緊方式有螺旋拉緊裝置和絞車拉緊裝置，見圖2、圖3。

圖2 螺旋張緊裝置

圖3 絞車張緊裝置

螺旋拉緊裝置的拉緊行程較短，可滿足長度100 m 以內(nèi)的小型帶式輸送機張緊，通過螺旋絲杠拉動張緊滾筒將輸送帶拉緊。

絞車拉緊裝置的拉緊行程長，適于長距離和小傾角膠帶輸送機使用。固定式拉緊裝置結構簡單、緊湊，適用場地較小的地方。但其缺點是拉緊位置恒定不變，不能隨著輸送帶張力的變化而自動調(diào)整其張緊力。特別是輸送機在正常運行的過程中，輸送帶會發(fā)生塑性變形出現(xiàn)張力變小，使輸送帶下垂度增加，傳動滾筒會打滑，輸送機運行阻力會增加，維修人員只能根據(jù)經(jīng)驗作出判斷并及時調(diào)整拉緊裝置，避免出現(xiàn)輸送帶松弛拍帶、傳動滾筒打滑等現(xiàn)象。

3.3 可移動拉緊裝置

常見的有重錘懸掛（見圖4）、重錘小車（見第48 頁圖5）和重載小車（見第48 頁圖6）拉緊裝置。

圖4 重錘懸掛張緊裝置

圖5 重錘小車張緊裝置

圖6 重載小車張緊裝置

重錘懸掛拉緊依靠重錘的重量、通過兩個導向滾筒實現(xiàn)張緊，以增大或減小重錘的重量達到調(diào)節(jié)輸送帶張力的目的。

重錘小車張緊為了滿足張緊行程，一般都配置拉緊絞車。

重載小車拉緊裝置一般安裝在傾角較大的皮帶機上，皮帶機下端有較大坡度，利用重載小車重力的垂直分力實現(xiàn)皮帶張緊，通過加大或減小重量實現(xiàn)皮帶張力的變化。

重錘移動式拉緊裝置的優(yōu)點是能夠滿足皮帶下垂度和摩擦力的要求，能減少皮帶在運行中出現(xiàn)的拉緊力不夠或打滑、導致皮帶燒壞情況的發(fā)生；但其缺點是拉緊力不能隨時調(diào)節(jié)，無法實現(xiàn)自動化，不能滿足一些大型皮帶機的要求。

4 幾種張緊裝置的區(qū)別

固定拉緊裝置由于拉緊距離受到限制，無法實現(xiàn)張緊力的變化，張緊開始時張緊力偏大；皮帶運行一段時間后，又會發(fā)生塑性變形、皮帶拉長，張緊力變小。在運行一段時間后，維修人員應根據(jù)經(jīng)驗調(diào)整其張緊力，但不能過緊，以免出現(xiàn)皮帶過張緊現(xiàn)象的發(fā)生。

移動拉緊裝置能夠保證皮帶的拉緊力一定，不需要維修人員經(jīng)常調(diào)整其張緊力。雖然移動拉緊裝置對皮帶的拉緊也有過緊情況，但還是優(yōu)于固定拉緊裝置。但移動拉緊裝置比固定拉緊的結構復雜。

通過兩種張緊裝置的比較，尤其是固定式張緊方式無法實現(xiàn)皮帶的張力變化，對帶式輸送機正常平穩(wěn)啟動和安全運行都會產(chǎn)生不利影響。然而自控液壓張緊裝置能克服以上兩種張緊裝置的不足，能夠?qū)崿F(xiàn)皮帶機的自動張緊，因此自控液壓張緊裝置是目前大功率、大運量、長距離和智能化輸送機運行中的一種性能先進、使用較廣的張緊裝置，越來越得到廣泛使用。

5 結語

在皮帶輸送機設計中選擇合理的張緊裝置，可以滿足摩擦力和下垂度的要求，是實現(xiàn)皮帶平穩(wěn)運輸?shù)闹匾獥l件。皮帶的張緊是設計的一個難點。在帶式輸送機設計中，合理地選擇拉緊裝置的布置位置是保證帶式輸送機正常運轉、啟動和制動時輸送帶在傳動滾筒上不打滑的必要條件，因此需要考慮拉緊裝置張緊力的作用區(qū)域，設計時根據(jù)頭部、尾部空間位置的限制確定皮帶張緊裝置的位置；經(jīng)過計算，確定張緊行程和配置相應的負荷傳感器及拉力指示器。

[1]張國柱.礦山運輸機械[M].北京：煤炭工業(yè)出版社，1992.

[2]陳維健，齊秀麗.礦井運輸及提升設備[M].徐州：中國礦業(yè)大學出版社，1987.

[3]運輸機械選用設計手冊編委會.運輸機械選用設計手冊 [M].北京：化學工業(yè)出版社，1999.