采煤工作面帶式輸送機(jī)拉緊裝置的理論分析與設(shè)計(jì)

侯 森

（山西潞安郭莊煤業(yè)有限責(zé)任公司，山西 長(zhǎng)治 046100）

引言

帶式輸送機(jī)屬于連續(xù)運(yùn)輸設(shè)備[1]，被廣泛應(yīng)用于煤礦中。隨著礦山生產(chǎn)能力的提高，帶式輸送機(jī)正朝著運(yùn)輸距離長(zhǎng)，運(yùn)輸量大的方向發(fā)展。拉緊裝置可大致分為固定拉緊裝置、自動(dòng)拉緊裝置和可移動(dòng)拉緊裝置[2]。盡管固定的拉緊裝置和可移動(dòng)拉緊裝置可確保拉緊力的穩(wěn)定性，但在啟動(dòng)和制動(dòng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)，這會(huì)對(duì)皮帶的使用壽命產(chǎn)生不利影響。自動(dòng)拉緊裝置可以根據(jù)拉緊力自動(dòng)調(diào)節(jié)拉緊強(qiáng)度，以防止拉緊力過(guò)小或過(guò)大[3-4]。它不僅可以保證帶式輸送機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行，而且可以延長(zhǎng)輸送帶的使用壽命。

1 拉緊裝置分析

1.1 拉緊裝置的要求

保證有足夠拉緊力和摩擦牽引力；輸送帶在托輥之間要有一定垂度；能適應(yīng)輸送帶塑性變形與過(guò)渡工況伸長(zhǎng)量的變化；輸送帶作接頭時(shí)拉緊裝置要有一定行程。

1.2 拉緊裝置的種類(lèi)

1.2.1 自動(dòng)拉緊裝置

如圖1所示，當(dāng)傳送帶的張力發(fā)生變化時(shí)，液壓系統(tǒng)的油壓也會(huì)發(fā)生變化。傳感器檢測(cè)到對(duì)控制系統(tǒng)的反饋，以控制活塞桿的伸縮，以確保傳送帶的張力始終在適當(dāng)范圍內(nèi)。裝有自動(dòng)液壓拉緊裝置的帶式輸送機(jī)輸送帶的張力波動(dòng)小，帶式輸送機(jī)工作穩(wěn)定可靠。

圖1 液壓自動(dòng)拉緊裝置

1.2.2 固定式拉緊裝置

如圖2所示，2-1為螺旋拉緊裝置，結(jié)構(gòu)緊湊適合短距離帶式輸送機(jī)。2-2為絞車(chē)?yán)o裝置，適于長(zhǎng)距離和小傾角帶式輸送機(jī)。該裝置拉緊位置固定不變。但輸送帶拉緊力波動(dòng)時(shí)，拉緊裝置不能調(diào)整拉緊力，輸送帶易打滑，需人工調(diào)整拉緊裝置。

圖2 固定式拉緊裝置

1.2.3 可移動(dòng)拉緊裝置

如下頁(yè)圖3所示，可移動(dòng)拉緊裝置可通過(guò)調(diào)節(jié)重錘質(zhì)量和配重的質(zhì)量來(lái)調(diào)節(jié)拉緊力，可以保證輸送帶與托輥的垂直度，以及輸送帶與托輥之間的摩擦力，但是張力不能自動(dòng)調(diào)節(jié)。

圖3 可移動(dòng)拉緊裝置

通過(guò)對(duì)帶式輸送機(jī)拉緊裝置的理論分析可以看出，帶式輸送機(jī)對(duì)拉緊裝置的要求以及現(xiàn)有拉緊裝置的優(yōu)缺點(diǎn)，結(jié)合綜采工作面，礦井帶式輸送機(jī)在復(fù)雜工作條件下其拉緊裝置易于使用自動(dòng)拉緊裝置。自動(dòng)拉緊裝置可自動(dòng)調(diào)節(jié)拉緊力，實(shí)現(xiàn)皮帶帶式輸送機(jī)的自動(dòng)拉緊，保證了帶式輸送機(jī)的平穩(wěn)啟動(dòng)和安全運(yùn)行。

2 自動(dòng)液力拉緊裝置的設(shè)計(jì)

2.1 自動(dòng)液力拉緊裝置的要求

足夠的拉緊力和摩擦牽引力；確保傳送帶和托輥之間的垂度；能適應(yīng)輸送帶的伸縮；減少啟動(dòng)和制動(dòng)時(shí)傳送帶拉緊的波動(dòng)。此外，拉緊裝置可以及時(shí)響應(yīng)負(fù)載變化。

2.2 自動(dòng)液力拉緊裝置的組成（見(jiàn)圖4）

圖4 自動(dòng)液力拉緊裝置系統(tǒng)組成

從圖4可以看出，拉緊功能塊由液壓絞車(chē)，拉緊油缸和蓄能器組成。液壓系統(tǒng)的動(dòng)力源是液壓泵站。傳感器包括鋼絲繩張力傳感器，活塞位移傳感器，氣缸壓力變送器，測(cè)力氣缸和泵站壓力變送器。

2.3 自動(dòng)液力拉緊裝置工作原理（見(jiàn)圖5）

圖5 自動(dòng)液力拉緊裝置工作系統(tǒng)組成圖

該拉緊裝置主要包括液壓系統(tǒng)和電氣控制系統(tǒng)。

2.3.1 液壓系統(tǒng)

拉緊功能塊包括液壓絞車(chē)和液壓馬達(dá)，實(shí)現(xiàn)傳送帶的伸縮。液壓系統(tǒng)可以根據(jù)系統(tǒng)油壓的變化控制絞盤(pán)滾筒的旋轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)拉緊裝置的伸縮。

緩沖模塊可以提高拉緊裝置的響應(yīng)速度并減少負(fù)載對(duì)傳送帶的影響。

2.3.2 的電氣控制系統(tǒng)

電子控制系統(tǒng)的功能要求：輸送帶拉緊力可自動(dòng)調(diào)節(jié)；對(duì)傳送帶斷裂，打滑以及其他故障具有報(bào)警和保護(hù)功能；帶式輸送機(jī)工作狀態(tài)及故障顯示。

電控系統(tǒng)包括：主電路保護(hù)、電氣防爆電路和速度采集電路。

3 自動(dòng)液壓拉緊裝置的工作流程

系統(tǒng)啟動(dòng)前：?jiǎn)?dòng)前進(jìn)行必要的檢查，將傳送帶的拉緊調(diào)節(jié)至工作范圍的上限，并使伸縮式液壓缸活塞位于中間。

自動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)。電動(dòng)機(jī)開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)絞盤(pán)，液壓系統(tǒng)的油壓上升。拉緊力達(dá)到一定值后，傳送帶啟動(dòng)。帶式輸送機(jī)啟動(dòng)后，拉緊絞盤(pán)反轉(zhuǎn)，液壓系統(tǒng)的液壓降低，拉緊力下降到工作值，拉緊絞盤(pán)停止旋轉(zhuǎn)。當(dāng)拉緊力低于工作值的下限時(shí)，拉緊絞車(chē)向前旋轉(zhuǎn)，拉緊力上升到工作值的上限時(shí)，拉緊絞車(chē)停止。拉緊力超過(guò)工作值的上限，拉緊絞盤(pán)反向，直到拉緊力降至正常值。當(dāng)拉緊力連續(xù)波動(dòng)時(shí)，電動(dòng)機(jī)通電，液壓系統(tǒng)將壓力逐漸提高到帶式輸送機(jī)啟動(dòng)時(shí)的壓力，并使用控制算法動(dòng)態(tài)響應(yīng)輸送帶拉緊的變化以輸出恒定的拉緊力。當(dāng)拉緊顯著變化時(shí)，電動(dòng)機(jī)就會(huì)斷電，液壓系統(tǒng)會(huì)逐漸將壓力降低至設(shè)定的上限。關(guān)機(jī)階段和啟動(dòng)階段的工作條件相同。

在礦井中使用自動(dòng)液力拉緊裝置，實(shí)況如圖6所示。

圖6 自動(dòng)液力拉緊裝置礦井實(shí)況

4 結(jié)論

將自動(dòng)液力拉緊裝置運(yùn)用于礦井下，可使帶式輸送機(jī)的故障率顯著降低，以及輸送帶使用壽命顯著提高。