一種新型帶式輸送機(jī)重錘張緊裝置

任曉峰

華電重工股份有限公司上海分公司

1 引言

張緊裝置是皮帶機(jī)的重要組成部分之一,其作用是在各種負(fù)載下保持皮帶一定的張力,使皮帶壓緊滾筒并產(chǎn)生足夠的摩擦力,保證皮帶機(jī)不打滑。由于港口設(shè)備負(fù)載較大,張緊配重較重,在更換皮帶等檢修維護(hù)工作中,提升張緊配重操作困難,影響維保效率。為解決以上問(wèn)題,提出一種新型的重錘張緊裝置。

2 皮帶機(jī)張緊形式對(duì)比

常用的皮帶機(jī)張緊形式按自動(dòng)化水平可分為2類:①手動(dòng)調(diào)節(jié)張緊力的形式,如螺旋絲桿式張緊裝置、手動(dòng)液壓式張緊裝置;②自動(dòng)提供張緊力的形式,如自動(dòng)液壓張緊裝置、重錘式張緊裝置。在實(shí)際的使用過(guò)程中,各類型張緊裝置各有優(yōu)缺點(diǎn)。

手動(dòng)調(diào)節(jié)張緊力這種張緊形式,缺點(diǎn)是需要有經(jīng)驗(yàn)的人員手動(dòng)操作,操作難度大、效率低,難以適應(yīng)智能化發(fā)展趨勢(shì)。

自動(dòng)液壓張緊裝置一般布置在皮帶機(jī)兩端,張緊滾筒固定于一個(gè)可滑動(dòng)的框架上,由液壓油缸推拉框架帶動(dòng)張緊滾筒移動(dòng),提供張緊力。隨著皮帶機(jī)的運(yùn)行,皮帶張力會(huì)逐漸減小。為實(shí)現(xiàn)皮帶張力不變,需要液壓油缸自動(dòng)拉緊皮帶,利用油缸壓力或者壓力傳感器提供數(shù)據(jù),經(jīng)PLC程序計(jì)算來(lái)控制液壓系統(tǒng)增加或減小流量,改變油缸行程實(shí)現(xiàn)補(bǔ)壓。其優(yōu)點(diǎn)是整體重量輕,無(wú)需人為參與,維護(hù)工作量少。其不足之處是整個(gè)系統(tǒng)的可靠性取決于液壓系統(tǒng)的可靠性,在低溫環(huán)境下液壓系統(tǒng)的可靠性有所降低;液壓系統(tǒng)的維護(hù)需要專業(yè)能力較強(qiáng)的人員,平時(shí)不易快速維護(hù)。

重錘張緊裝置一般布置在皮帶機(jī)回轉(zhuǎn)中心的中后部,依靠配重的重力為皮帶機(jī)提供張力,優(yōu)點(diǎn)是可給皮帶機(jī)提供恒定的張力,一旦安裝調(diào)試完成,張力恒定無(wú)需人工調(diào)整。但皮帶機(jī)檢修維護(hù)需要提升配重時(shí),較大的重量對(duì)操作會(huì)造成困難。

3 設(shè)計(jì)方案

為增加檢修維護(hù)操作的便捷性,提出一種新的設(shè)計(jì)方案。在原重錘裝置上增加一套機(jī)械裝置,該裝置由鋼絲繩纏繞系統(tǒng)、滑輪組和提升裝置組成,通過(guò)滑輪組和鋼絲繩纏繞系統(tǒng)來(lái)提升和降低配重,增加操作的便捷性(見(jiàn)圖1)。

1.張緊滾筒支架 2.套管 3.配重支架 4.12.軌道 5.張緊滾筒 6.配重塊 7.9.定滑輪 8.皮帶機(jī)鋼結(jié)構(gòu) 10.動(dòng)滑輪11.滑動(dòng)框架 13.固定掛鉤 14.提升裝置 15.儲(chǔ)繩器圖1 新型重錘張緊裝置結(jié)構(gòu)

3.1 結(jié)構(gòu)組成

在皮帶機(jī)鋼結(jié)構(gòu)上下各安裝1組定滑輪;在可移動(dòng)框架上安裝2組動(dòng)滑輪。可移動(dòng)框架由配重支架、張緊滾筒支架和套管組成;配重塊安裝在配重支架上,張緊滾筒安裝在滾筒支架上。框架帶動(dòng)張緊滾筒和配重塊在軌道上升降;滑輪組均布置在框架的外側(cè),便于安裝、檢修維護(hù)。

3.2 工作原理

鋼絲繩的固定端固定在皮帶機(jī)鋼結(jié)構(gòu)下部并靠近定滑輪9;固定好的鋼絲繩先通過(guò)第一組動(dòng)滑輪,繞過(guò)定滑輪9后再通過(guò)第二組動(dòng)滑輪,最后繞過(guò)定滑輪7到達(dá)儲(chǔ)繩器。平時(shí)鋼絲繩存儲(chǔ)在儲(chǔ)繩器中,當(dāng)需要對(duì)配重進(jìn)行提升時(shí),將鋼絲繩的活動(dòng)端連接到提升裝置上,操作人員水平拉動(dòng)鋼絲繩即可使重錘裝置垂直提升。

通過(guò)滑輪組即可改變力的方向,實(shí)現(xiàn)快速和輕便的提升重錘,從而對(duì)皮帶機(jī)進(jìn)行檢修維護(hù)。省力的大小取決于動(dòng)滑輪組的數(shù)量,原則上兩組動(dòng)滑輪對(duì)應(yīng)一組定滑輪。省力的同時(shí),出繩的繩長(zhǎng)和出繩速度也成倍的增加,這在設(shè)計(jì)提升裝置時(shí)需要考慮。所有的滑輪均布置雙側(cè)防跳繩結(jié)構(gòu),避免皮帶機(jī)啟動(dòng)時(shí)的瞬間跳動(dòng)造成鋼絲繩脫出。

鋼絲繩還可將配重拉住起到防止配重突然墜落的作用,成為重錘裝置的安全防墜落機(jī)構(gòu),提高整個(gè)裝置的安全性。

3.3 計(jì)算與選型

提升裝置選型計(jì)算包括:

(1)

S=nh

(2)

Vs=nV0

(3)

式中,F為出繩端的拉力;G為被提升的載荷總和;n為通過(guò)動(dòng)滑輪的鋼絲繩數(shù)量;S為出繩長(zhǎng)度;h為配重的提升行程;Vs為出繩端的速度;V0為配重的提升速度。

計(jì)算參考實(shí)際用戶的真實(shí)數(shù)值G取160 kN,n=8,鋼絲繩與滑輪的摩擦系數(shù)與材質(zhì)有關(guān),通常取μ=0.1～0.3,動(dòng)載系數(shù)k1=1.1,不均衡載荷系數(shù)k2=1.1～1.25,拉力為26.2～35.75 kN。張緊行程h取1.5 m,則S=12 m;提升速度V0為0.5 m/min,則出繩速度Vs=4 m/min。選取2臺(tái)固定式電動(dòng)葫蘆做為提升裝置,工作級(jí)別低于M3(工作頻率很低,1年1次至數(shù)次),起重量5 t,繩長(zhǎng)15 m,出繩速度>4 m/min。

鋼絲繩選型計(jì)算如下:

Piη4=P0

(4)

Pi+P0=2P

(5)

式中,Pi為鋼絲繩緊邊工作拉力;P0為鋼絲繩松邊工作拉力;P為鋼絲繩初始張緊力取50 kN;η是單個(gè)滑輪效率,取0.98。由此,計(jì)算得Pi=52 kN。鋼絲繩最小安全系數(shù)取5.6,則鋼絲繩的破斷拉力為291 kN[1]。

選用鋼絲繩型號(hào)22-6x9W+FC-1770,鋼絲繩公稱直徑為22 mm,破斷拉力為308 kN。

3.4 設(shè)計(jì)優(yōu)點(diǎn)與應(yīng)用成效

新型重錘張緊裝置結(jié)構(gòu)緊湊,滑輪組結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,操作便捷,檢修方便。滑輪、鋼絲繩、緊固件均為標(biāo)準(zhǔn)件,采購(gòu)方便;支架、連接件等均為標(biāo)準(zhǔn)型鋼簡(jiǎn)單的焊接而成,無(wú)高精度的加工要求,制造難度低。該裝置平時(shí)處于靜態(tài)受力狀態(tài),沒(méi)有反復(fù)的拉力變化,可增加鋼絲繩的壽命。

裝置采用滑輪提升裝置,操作者可輕松地提升和降低重錘,提高操作效率,降低勞動(dòng)強(qiáng)度。新型重錘張緊裝置于2020年在福建某港口投產(chǎn)使用。用戶的重錘張緊提升重量≤16 t,原提升重錘裝置需要用到2個(gè)15 t葫蘆,自重100 kg左右,一次提升或下降需要多人共同操作,現(xiàn)僅需使用2個(gè)5 t葫蘆,自重35 kg左右,2人即可完成操作。實(shí)踐證明,該裝置具有很強(qiáng)的可靠性和耐用性,維護(hù)檢修方便。

4 結(jié)語(yǔ)

該新型重錘張緊裝置具有鋼絲繩纏繞系統(tǒng)和滑輪組提升裝置,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊,操作方便且能夠提高工作效率。此項(xiàng)成果已獲得國(guó)家實(shí)用新型專利。