帶式輸送機(jī)張緊系統(tǒng)的國(guó)內(nèi)外發(fā)展與應(yīng)用

張亮亮，王 堅(jiān)

（1.烏審旗蒙大礦業(yè)有限責(zé)任公司，內(nèi)蒙古 烏審旗 017307；2.華電重工股份有限公司，北京 100044）

0 引言

帶式輸送機(jī)是非常重要的物料連續(xù)搬運(yùn)裝備，在許多行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用，具有適應(yīng)復(fù)雜輸送線路、無(wú)污染、運(yùn)營(yíng)維護(hù)成本及能耗低等特點(diǎn)。目前，長(zhǎng)距離、高帶速、高效率、智能化及綠色環(huán)保成為帶式輸送機(jī)的主要發(fā)展方向之一，已形成物料搬運(yùn)系統(tǒng)的“高速公路”。而張緊裝置作為帶式輸送機(jī)正常運(yùn)行不可或缺的重要組成部分，也經(jīng)歷了不斷的技術(shù)更新，即從傳統(tǒng)的純機(jī)械張緊（如螺旋張緊）到張緊力半自動(dòng)可調(diào)（如絞車張緊），再到張緊力完全自動(dòng)可調(diào)裝備的出現(xiàn)（自動(dòng)張緊）3個(gè)階段。

1 帶式輸送機(jī)張緊裝置的作用

輸送帶是黏彈性體，在帶式輸送機(jī)的正常運(yùn)行過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生蠕變現(xiàn)象，使其變長(zhǎng)而松弛；在啟動(dòng)、制動(dòng)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生附加動(dòng)張力，使輸送帶產(chǎn)生彈性伸長(zhǎng)，從而使輸送機(jī)打滑而不能正常工作。張緊裝置作為帶式輸送機(jī)正常運(yùn)行不可或缺的重要組成部分，其主要作用可以歸納為以下幾點(diǎn)：①確保輸送帶在傳動(dòng)滾筒奔離點(diǎn)具有足夠的張力，防止打滑現(xiàn)象的產(chǎn)生；②確保輸送帶圓周上的各點(diǎn)具有足夠的張力以滿足兩托輥之間懸垂度的限制條件；③張緊裝置應(yīng)能補(bǔ)償輸送機(jī)啟、制動(dòng)等非穩(wěn)定工況下動(dòng)張力引起的輸送帶彈性伸長(zhǎng)；④補(bǔ)償輸送帶的永久性伸長(zhǎng)和彈性伸長(zhǎng)；⑤為輸送帶接頭提供必要的行程。

2 帶式輸送機(jī)張緊裝置的發(fā)展階段

張緊裝置對(duì)帶式輸送機(jī)的穩(wěn)定、可靠運(yùn)行有很大的影響，國(guó)內(nèi)外許多企業(yè)和科研人員都對(duì)其進(jìn)行了深入的研究，歸納其發(fā)展階段如下：

2.1 固定式張緊階段

該階段的主要產(chǎn)品有固定式螺旋張緊與絞車張緊。固定式張緊裝置是指在輸送機(jī)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中張緊滾筒位置保持不變的一種張緊裝置，當(dāng)張緊行程和張緊力發(fā)生變化時(shí)，需手動(dòng)重新調(diào)整其張緊力和位置。

在螺旋張緊系統(tǒng)中，張緊滾筒即尾部改向滾筒的軸承座安裝在可移動(dòng)的支撐架上，旋轉(zhuǎn)螺桿可使張緊滾筒往復(fù)移動(dòng)，以完成對(duì)輸送帶的張緊與放松。其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低，但由于張緊行程過(guò)小，只適用于短距離（小于80m）輸送機(jī)。當(dāng)輸送機(jī)運(yùn)行一段時(shí)間后，輸送帶因塑性變形而伸長(zhǎng)，此時(shí)需手動(dòng)旋轉(zhuǎn)螺桿以防止張緊力減小引起傳動(dòng)滾筒打滑。圖1為螺旋張緊裝置。

圖1 螺旋張緊裝置

固定式絞車張緊裝置可分為手動(dòng)和電動(dòng)兩種，利用蝸輪蝸桿減速器帶動(dòng)卷筒來(lái)纏繞鋼繩，使張緊小車移動(dòng)，從而張緊輸送帶。其占用空間較小，能產(chǎn)生較大的拉緊力，在中距離帶式輸送機(jī)中應(yīng)用廣泛。但是不能在輸送機(jī)處于運(yùn)行狀態(tài)時(shí)對(duì)張緊力進(jìn)行調(diào)節(jié)，缺乏安全保護(hù)裝置，易發(fā)生事故。圖2為固定式絞車張緊裝置。

2.2 張緊力半自動(dòng)可調(diào)階段

該階段的典型產(chǎn)品為絞車自動(dòng)張緊裝置和重錘式張緊裝置，其主要技術(shù)特征是能夠?qū)崿F(xiàn)輸送機(jī)在穩(wěn)定運(yùn)行階段的張緊位置可調(diào)。

重錘式張緊裝置是一種結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單、成本較低且應(yīng)用范圍最廣泛的張緊裝置。盡管在輸送機(jī)啟動(dòng)和停機(jī)時(shí)對(duì)張緊裝置產(chǎn)生慣性力，但它能始終保持張緊力不變，并且能自動(dòng)吸收和補(bǔ)償輸送帶的彈性伸長(zhǎng)和永久性伸長(zhǎng)。重錘式張緊裝置的結(jié)構(gòu)形式有單重錘式、雙重錘式和重錘車式，其結(jié)構(gòu)形式如圖3所示。單、雙重錘式張緊是利用重錘自重來(lái)張緊輸送帶，為了安放懸掛重錘需專門建立酮室或重錘塔架，以保證足夠的張緊與安裝行程。重錘車式張緊是把張緊小車水平或傾斜布置，通過(guò)鋼絲繩牽引張緊小車從而張緊輸送帶。重錘式張緊裝置的特點(diǎn)是張緊力保持不變，張緊位移可變，安全可靠性較高；但是同時(shí)也存在較多問(wèn)題，由于重錘的張緊力是恒定不變的，這就會(huì)導(dǎo)致輸送帶的張緊力是按輸送機(jī)啟動(dòng)、制動(dòng)和正常運(yùn)行時(shí)所需的最大張緊力進(jìn)行設(shè)計(jì)的，在某種程度上會(huì)使輸送帶始終處于高張力的工作狀態(tài)，直接影響了輸送帶的使用壽命。另外該張緊裝置占用空間大且笨重，當(dāng)輸送帶損壞需要維修或重新接頭放松輸送帶時(shí)比較費(fèi)時(shí)費(fèi)力。

圖2 固定式絞車張緊裝置

圖3 重錘式張緊裝置

2.3 動(dòng)態(tài)自動(dòng)張緊階段

根據(jù)長(zhǎng)距離帶式輸送機(jī)對(duì)動(dòng)態(tài)特性的要求，該階段所研制的張緊裝置具有張緊力實(shí)時(shí)可測(cè)可調(diào)的功能，同時(shí)根據(jù)張力的變化能自動(dòng)補(bǔ)償輸送帶伸長(zhǎng)量，且能夠滿足帶式輸送機(jī)在不同運(yùn)行工況下對(duì)張緊力的自動(dòng)調(diào)節(jié)。

與固定式和重錘式張緊裝置相比，最大的不同點(diǎn)是它具有傳感元件、電氣控制系統(tǒng)及綜合保護(hù)裝置等。根據(jù)控制張緊力執(zhí)行元件的不同，自動(dòng)式張緊裝置可分為電動(dòng)絞車式張緊裝置（見(jiàn)圖4）、液壓油缸式張緊裝置（見(jiàn)圖5）和液壓絞車式張緊裝置。

根據(jù)控制輸送帶張力變化規(guī)律的不同，自動(dòng)式張緊裝置可分為穩(wěn)定式、隨動(dòng)式和兼有穩(wěn)定和隨動(dòng)特征的綜合式3種。穩(wěn)定式自動(dòng)張緊裝置在輸送機(jī)啟動(dòng)過(guò)程中能自動(dòng)使傳動(dòng)滾筒的奔離點(diǎn)張力為正常運(yùn)行時(shí)的1.3倍～1.5倍，啟動(dòng)完成后自動(dòng)調(diào)節(jié)張緊力為正常運(yùn)行時(shí)的張緊力，且使傳動(dòng)滾筒奔離點(diǎn)張力在一定誤差范圍內(nèi)保持恒定，不跟隨輸送機(jī)負(fù)載及黏著條件等其他參數(shù)的變化而變化；隨動(dòng)式自動(dòng)張緊裝置能使傳動(dòng)滾筒趨入點(diǎn)與奔離點(diǎn)輸送帶張力的比值保持恒定；綜合式自動(dòng)張緊裝置的特征是輸送機(jī)在啟動(dòng)過(guò)程中其作用方式是隨動(dòng)的，而在正常運(yùn)行過(guò)程中其作用方式是穩(wěn)定的。

圖4 電動(dòng)絞車自動(dòng)張緊裝置

圖5 液壓油缸式自動(dòng)張緊裝置

3 張緊裝置的國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀

國(guó)外研究帶式輸送機(jī)自動(dòng)張緊裝置的國(guó)家主要有俄羅斯、日本、法國(guó)和澳大利亞等。山東兗礦集團(tuán)曾引進(jìn)法國(guó)A 型液壓自動(dòng)張緊裝置，采用液壓系統(tǒng)，通過(guò)執(zhí)行元件油缸內(nèi)活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)來(lái)承受輸送機(jī)運(yùn)行所產(chǎn)生的塑性伸長(zhǎng)和過(guò)渡工況下彈性伸長(zhǎng)的變化。該張緊裝置在運(yùn)行中液壓系統(tǒng)經(jīng)常發(fā)生壓力失調(diào)和調(diào)定壓力突然下降，低于穩(wěn)壓保護(hù)開(kāi)關(guān)，迫使輸送機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)，對(duì)生產(chǎn)造成了影響。澳大利亞ACE 輸送機(jī)公司研發(fā)的APW 張緊裝置通過(guò)控制濕式盤形離合器和防反轉(zhuǎn)濕式制動(dòng)閘來(lái)調(diào)節(jié)輸送帶的張緊力，即通過(guò)激勵(lì)離合器張緊輸送帶，通過(guò)激勵(lì)制動(dòng)閘釋放輸送帶，我國(guó)的神華集團(tuán)、同煤集團(tuán)和寶鋼等大型煤炭、鋼鐵生產(chǎn)企業(yè)較多地使用這種張緊裝置，該張緊系統(tǒng)具有較好的動(dòng)態(tài)性能，且響應(yīng)速度快、適應(yīng)性強(qiáng)、安全可靠、保護(hù)功能完善、體積小。

我國(guó)對(duì)帶式輸送機(jī)液壓自動(dòng)張緊裝置的研究起步較晚，隨著帶式輸送機(jī)技術(shù)與市場(chǎng)需求的不斷發(fā)展，推動(dòng)了我國(guó)自動(dòng)張緊技術(shù)的深入發(fā)展。對(duì)帶式輸送機(jī)液壓自動(dòng)張緊技術(shù)進(jìn)行研究的高校與科研機(jī)構(gòu)有中國(guó)礦業(yè)大學(xué)、太原理工大學(xué)、山東科技大學(xué)及煤炭科學(xué)研究總院上海分院等，并且取得了明顯的研究成果，開(kāi)發(fā)出了一系列相關(guān)產(chǎn)品，如DYL 型液壓油缸自動(dòng)張緊裝置、YZL型液壓絞車自動(dòng)張緊裝置等。另外，近些年也有很多企業(yè)（如北京奧特曼技術(shù)有限公司、徐州西子電氣等）進(jìn)行了液壓自動(dòng)張緊裝置的研究與制造，產(chǎn)品也在國(guó)內(nèi)得到了較廣泛的應(yīng)用。國(guó)內(nèi)在帶式輸送機(jī)張緊系統(tǒng)理論方面的研究尚不成熟，與國(guó)外相比，國(guó)內(nèi)產(chǎn)品響應(yīng)速度慢、張緊力調(diào)節(jié)不夠準(zhǔn)確、振動(dòng)嚴(yán)重、安全性與可靠性較低。

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