皮帶機優化液壓張緊裝置設計探討

寧炳澍

摘 要：張緊裝置是皮帶機的重要組成部分，保證張緊力的穩定是皮帶機運行的基礎，對張緊裝置進行優化設計有利于輸送機的正常工作。對重錘張緊裝置和液壓張緊裝置這兩類張緊裝置進行了分類介紹，找出了液壓張緊裝置的缺陷，并提出了優化液壓張緊裝置的措施，以期為相關單位提供參考和借鑒。

關鍵詞：皮帶機；液壓張緊裝置；優化設計；重錘張緊裝置

中圖分類號：TH222 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.13.075

皮帶機是懸臂式堆取料機輸送過程實現的關鍵，具有輸送材料種類多樣、適應性強和運行成本低等優點，獲得了廣泛應用。張緊裝置是輸送機正常運轉的重要組成部分，但在張緊裝置中存在運行不穩定的缺陷，對輸送機的運行造成了影響。因此，如何對其進行優化設計成為了人們關心的問題。下面就此進行討論分析。

1 分類介紹

1.1 重錘張緊裝置

重錘張緊裝置的工作原理為：靠重錘的質量實現輸送帶的自動張緊，能保證張緊力在各種工況下不變。其作用是使輸送帶具有足夠的張力，使滾筒與輸送帶間產生必要的摩擦力；能自動補償輸送帶的伸長；限制皮帶在各支承托輥間的垂度，使輸送機正常運轉。重錘張緊裝置適用于固定式長距離運輸機，適合上運、平運和下運，對使用環境沒有特殊的要求。

它也具有相應的缺點：張緊力恒定，不能根據實際工況需要合理、自動地選擇張緊力；裝置體積大、笨重，特別是在張緊力較大時，需考慮空間的問題；維修帶式輸送機需要放松輸送帶，比較費工、費時；啟動時，機尾張緊滾筒瞬間啟動，重錘會上下劇烈波動，對輸送帶的沖擊非常大，進而縮短輸送帶的使用壽命；張緊滾筒時，將產生一定范圍的跳動，進而造成傳送帶跑偏，尤其是在輸送帶上運送濕料時，輸送帶跑偏現象更加嚴重；對于輸送帶不同的張力要求，需要相應的皮帶并調配適當的質量，因此，需要不同的配重箱。

1.2 液壓張緊裝置

帶式輸送機液壓自動張緊裝置主要由液壓缸、電液換向閥、蓄能器、手動換向閥、PLC、單向閥和拉力傳感器電流傳感器等組成。張緊油缸通過油缸支座固定，再通過張緊油缸的活塞桿推動張緊滾筒。自動液壓張緊裝置根據帶式輸送機在起動階段和正常運行階段對輸送帶張力的不同要求確定合理的輸送帶張力，并采用機、液、電一體化技術實現控制。其工作原理為：在正常運行階段，由電流傳感器測得電機（驅動滾筒）的驅動電流I送入PLC，經過一系列轉換后，計算得出理論張緊力F.同時，由拉力傳感器測得的張緊力F作為反饋信號，比較兩值的大小，并采用PLC控制，輸出模擬信號控制電磁閥的動作，從而控制液壓系統動作，達到張緊的目的。PLC輸出模擬信號控制電磁閥的動作時，經主閥將較小的壓力放大后，壓力油進入油缸，控制油缸動作。這樣逐步比較、動作后，最終可達到張力系統的力動態平衡。

該裝置的優點為：液壓系統與力PLC組成的自動控制系統可克服常規設計中存在的問題，實現張緊裝置的動態張緊，并達到最佳的張緊效果；系統響應速度快、穩定性高，在正常運行階段，通過電液伺服系統的在線監控、實時調控，可使張緊力始終維持在電流傳感器所檢測的理論值附近，減少輸送帶張緊力的波動，大大提高了整機的動態穩定性；可根據輸送機工況和對輸送帶張力的不同需求，任意調節張緊力的范圍，待系統平穩后，還可根據預定程序自動工作，保證輸送帶在理想狀態下運行；在輸送帶基本參數不變的情況下與其他張緊方式相比，可降低輸送機的功率、輸送帶的等級，進而減少輸送帶、液壓系統的投資和維修費；適合條件復雜、運輸距離遠的礦山作業。因此，該裝置得到了足夠的重視和發展，其控制系統可與輸送機的集控裝置連接，實現遠程控制。

2 液壓張緊裝置的優化

2.1 液壓張緊裝置的缺陷

隨著工況的變化或突發情況引起的張緊力變化會導致液壓系統頻繁啟動，進而導致液壓系統中的蓄能器頻繁輸出，以至于無法正常蓄能，同時，會引起設備過熱甚至燒毀；隨著懸臂張緊力的變化，皮帶機啟動時會產生沖擊，這對液壓系統有一定的損害；由于皮帶自身具有的延展性，當皮帶延伸長度超出液壓張緊范圍時，液壓系統的張緊力無法起作用，長此以往需要二次張緊。

2.2 優化液壓張緊裝置的方法

優化液壓張緊裝置的方法有2種：①取消液壓系統中的蓄能器，在張緊導軌架上開多個定位銷孔，增加2個張緊架，張緊架通過導輪裝置導向，上部張緊架通過銷軸固定在張緊導軌架上，下部張緊座固定在液壓推桿和滾筒支座上，跟隨推桿和滾筒支座在張緊導軌架上做相對運動。初始狀態下，在張緊架之間用螺桿、螺母將復合緩沖器加緊至最小壓縮狀態。隨著使用時間的延長，皮帶被逐漸拉長。此時，通過復合緩沖器的張力推動與液壓推桿相連接的張緊架，從而張緊皮帶，使張緊力不損失，以此替代蓄能器的作用，同時，可起到對皮帶張緊力和液壓系統突發變化的緩沖。當復合緩沖器恢復為正常狀態時，可通過人工調整固定上部張緊架的位置，并加緊復合緩沖器。②增加連桿，以固定張緊導軌架使其不隨懸臂變幅而擺動。在啟動和遇到突發情況時，減少張緊力的變化可減少對皮帶和液壓系統的損害。通過對液壓張緊裝置的優化，彌補了以上液壓系統中的不足，也充分發揮了液壓張緊裝置的優勢，使斗輪機的臂架不需要像重錘張緊裝置那樣承受較大的質量而加強。同時，保護了張緊裝置的液壓系統，使機器能更好地服務于客戶。

3 結束語

綜上所述，張緊裝置是保證輸送帶具有足夠張力，以使輸送帶與驅動滾筒間產生必需的摩擦力，并限制輸送帶在各支承間的垂度的裝置。針對其存在的缺陷進行優化，能大大提高輸送機的性能，促進輸送機和張緊裝置的發展。

參考文獻

[1]湯多良，水偉.帶式輸送機液壓張緊裝置的動態仿真研究[D].淮南：安徽理工大學，2011.

[2]王堅.長距離帶式輸送機液壓自動張緊系統的研究[D].太原：太原科技大學，2012.

〔編輯：張思楠〕

（英文摘要、關鍵詞下轉第79頁）