斗輪堆取料機皮帶液壓張緊裝置可靠性研究

魏來柱，莊辛喆

（青島港股份有限公司前港分公司，山東青島 266500）

0 引言

煤炭、礦石、糧食等大宗散貨的中轉運輸過程離不開皮帶機，斗輪堆取料機上的臂架皮帶機部分也是皮帶輸送機的一種。皮帶輸送機正常啟動和運行，是由電機帶動滾筒再由滾筒帶動皮帶一起運動的。皮帶與滾筒之間要有足夠的摩擦力，皮帶的張緊裝置提供合適的張緊力而產生摩擦力。傳統的張緊方式有重錘式和螺桿式。重錘式張緊依靠自身的重量發揮張緊作用，使用過程中有諸多不便，重量大，重達十幾甚至二十幾噸，調節困難，特別是檢修時張緊釋放困難，要多人合力使用手拉葫蘆等起升工具，或者動用大型吊車吊掛張緊配重的方式釋放張緊，實用性和經濟性較差。因此，有必要性對液壓張緊裝置的可靠性進行研究。

1 傳統的皮帶機張緊形式

從傳統皮帶輸送機到堆料機、取料機、裝船機等臂架機構皮帶輸送機，均需要相應合適的張緊裝置，對皮帶輸送機進行張緊，以保證皮帶輸送機正常可靠運行。

目前，常用的張緊裝置主要有配重重錘式和固定螺旋式。其中地面大型皮帶輸送機、堆料機、取料機和裝船機等的皮帶輸送機應用重錘式張緊裝置（圖1）。距離較短、功率較小的皮帶機，例如，移動式皮帶機、篩分機等應用固定螺旋式張緊裝置。

圖1 大型皮帶機重錘式張緊裝置

2 斗輪堆取料機臂架皮帶機液壓張緊裝置

青島港股份有限公司前港分公司27#斗輪堆取料機2017年5 月開始設計更新，設計之初就提出臂架皮帶機使用液壓張緊裝置。經過調查研究和現場使用實際，主持設計了現用的液壓張緊裝置的工作方式和控制程序，達到安全保護要求。2018 年12 月投入使用，是公司第一臺采用液壓張緊的皮帶機，也是第一臺采用液壓張緊的斗輪堆取料機。經過一年多的使用和現場調試經驗積累，對該液壓張緊裝置的使用有了進一步了解（圖2）。

圖2 27#堆取料機臂架皮帶機液壓式張緊

2.1 27#斗輪堆取料機臂架皮帶機張緊裝置工作原理

27#斗輪堆取料機臂架皮帶機張緊裝置接入堆取料機的PLC，實現液壓系統的自動化控制。液壓張緊裝置的電磁閥線圈、壓力繼電器等電氣控制元件接入堆取料機PLC 系統，通過PLC 系統控制液壓裝置的電氣控制元件，從而控制液壓閥件的通斷，實現液壓張緊裝置的動作，并與斗輪堆取料機整機實現控制連鎖保護，如圖3～圖5 所示。

圖3 27#堆取料機液壓站閥組

圖4 27#堆取料機液壓原理

圖5 27#堆取料機皮帶機張緊裝置油缸

2.2 27#斗輪堆取料機臂架皮帶機張緊裝置兩種狀態

2.2.1 張緊運行狀態

操作者按下皮帶機張緊按鈕，油泵M1 開始運轉，延時2 s后二位四通電磁換向閥S1 得電，將壓力油切向主油路。再延時0.5 s 后，三位四通電磁換向閥S2、S4 以及插裝式電磁閥S5、S7 得電，分別向油缸26A、26B 無桿腔供油。油缸推出皮帶開始張緊，無桿腔及管路壓力上升，當壓力達到17 MPa 時，壓力繼電器H1（或H2）信號斷開，電磁閥S2、S4（H2 對應S5、S7）失電。延時1 s，電機M1 和電磁閥S1 失電，皮帶張緊力切換到額定值保壓，皮帶機可以啟動。在皮帶機運行過程中，油缸無桿腔及管路失壓時，蓄能器23A（或23B）進行壓力補充，當蓄能器補充的壓力不足時，油缸推力低于設計推力，無桿腔及管路壓力低于10.8 MPa 時，H3（或H4）信號閉合，油泵M1 開始運轉。延時1 s，電磁閥S1、S2（或S5）得電，開始補壓。直到壓力達到設定置12 MPa，H3（或H4）信號斷開，電磁閥S2（或S5）失電，延時1 s，電機M1 和電磁閥S1 失電，系統保壓，皮帶機持續運行。

2.2.2 張緊松開操作

在皮帶機停機狀態下進行操作，操作者按下臂架皮帶張緊松開按鈕，此時皮帶機不能啟動，油泵M1 開始動轉。延時2 s后，二位四通電磁換向閥S1 得電，將壓力油切向主油路。再延時0.5 s 后，三位四通電磁換向閥S3 和S6 得電，分別向油缸26A、26B 有桿腔供油，油缸縮回，皮帶開始松弛。皮帶松弛后，松開按鈕，油泵M1 斷電，電磁閥S1、S3、S6 失電復位，皮帶保持松弛狀態。

3 實例分析液壓張緊裝置的優劣

3.1 實例

（1）調整油缸壓力方便快捷。為減少27#斗輪堆取料機臂架皮帶機滾筒承受的拉力，延長滾筒軸承及皮帶使用壽命。在保證安全運行的前提下，經綜合推算，將張緊推力降低4 t，即油缸供油壓力從12 MPa 降至9 MPa。只需調整溢流閥6B、6C，使系統供油壓力降至10 MPa，然后將壓力繼電器H3、H4 的信號動作壓力調整為9 MPa，即可實現對液壓缸推力的調整。

（2）維修方便，釋放張緊簡單易操作。2019 年3 月24 日，對27#斗輪堆取料機臂架皮帶機改向滾筒進行更換作業時，需釋放張緊，方可進行維修作業。如果使用重錘式張緊形式，必須要多人合力使用手拉葫蘆等起升工具，或者使用吊車進行吊掛完成張緊的釋放。使用液壓張緊裝置，只需按下“皮帶張緊松開”按鈕，待皮帶張緊松開時，松開按鈕即可完成張緊裝置的釋放，省時省力，高效安全。

3.2 優勢

（1）提升設備經濟性和可靠性。液壓張緊裝置使設備的操控更簡單、快捷，更好適應不同工況下輸送帶對張緊力的需要，提升輸送帶使用壽命。

（2）操作方便、省時省力。液壓式張緊裝置只需1 人即可操作，方便快捷。

（3）張緊力調整方便。增減張緊力只需調整相應的液壓閥和壓力繼電器，達到油缸壓力合適即可，通過換算即可得到預期張緊力。重錘式張緊調整，需要進行配重的重量增減，操作不便且不容易掌握平衡。

3.3 劣勢

液壓張緊裝置結構復雜，技術難度高、不易掌握，工作原理較復雜不直觀。需要具有一定經驗的技術人員或者經過培訓才能掌握其工作原理，方可進行現場操作。

4 結論

以27#堆取料機臂架皮帶機液壓張緊系統的現場實際應用為基礎，結合理論知識，對液壓張緊裝置的可靠性進行研究，主要取得以下研究成果。

（1）通過現場實際比較得出結論，雖然液壓張緊在后期維護和消耗上，較配重式張緊以及固定螺旋式張緊要求多一些，但從改善皮帶受力、整體設備運行的平穩程度、有效延長皮帶使用壽命及安全等長遠角度看，液壓張緊裝置性能要優于其他兩種張緊形式，更適合于當代社會發展需求，有利于皮帶機系統穩定運行，整體設備更安全可靠。

（2）通過實際分析，得出在整個皮帶機系統檢修中，使用液壓張緊裝置更便利，更加節省人力、物力和時間。提高維修效率，降低工人勞動強度和風險，提高設備完好率。