淺談膠帶輸送機張緊裝置

李東

【摘要】膠帶輸送機，以低制造成本、結(jié)構(gòu)簡便、安全可靠為特點，廣泛應(yīng)用于各個行業(yè)。在此通過分析研究各種帶式輸送機張緊裝置的優(yōu)缺點來分析張緊裝置。把重錘車式張緊和絞車張緊結(jié)合起來使用，在不提高成本的基礎(chǔ)上綜合了兩種張緊方式的優(yōu)越性。

【關(guān)健詞】膠帶輸送機;張緊;優(yōu)越性

膠帶輸送機現(xiàn)場俗稱“皮帶”，是廠礦企業(yè)常見的連續(xù)運輸設(shè)備。帶式輸送機的主要部件包括輸送帶、驅(qū)動裝置、托輥、滾筒、機架、張緊裝置、制動器、輔助設(shè)備以及機電保護設(shè)備等等。由于帶式輸送機是靠輸送帶與驅(qū)動滾筒的摩擦來傳遞牽引力的，因此，在各個參數(shù)都確定的條件下，就可根據(jù)輸送帶運行中對張力的要求來設(shè)計張緊裝置，包括其形式、安裝位置、張力調(diào)節(jié)范圍及特點等等。張緊裝置作為帶式輸送機必不可少的重要組成部分，它的性能好壞直接影響帶式輸送機的性能。

1.張緊裝置的作用

（1）保證輸送帶在驅(qū)動滾筒分離點有適當(dāng)?shù)膹埩σ苑乐馆斔蛶Т蚧?/p>

帶式輸送機是依靠輸送帶與驅(qū)動滾筒間的摩擦，在相遇點與分離點產(chǎn)生一個張力差作為系統(tǒng)的牽引力。因此，為使帶式輸送機能夠穩(wěn)定運行，需要保證輸送帶在驅(qū)動滾筒分離點處有足夠的張力，以使輸送帶能夠依靠與滾筒的摩擦傳遞系統(tǒng)所需的牽引力。若分離點處張力過小，輸送帶傳遞的摩擦牽引力不足以使帶式傳輸機運行，輸送帶就會在滾筒上打滑。

（2）保證輸送帶周長上各點具有必要的張力以滿足懸垂度要求

輸送帶在兩托輥間的懸垂度不應(yīng)過大，否則輸送帶回應(yīng)過分松弛喪失槽形而導(dǎo)致物料和輸送帶跑偏，引起撒料，增加運行阻力等。因此自動張緊裝置應(yīng)能保證輸送帶在最小張力點以限制輸送帶在托輥之間的懸垂度，使帶式輸送機穩(wěn)定運行。

（3）起、制動等非穩(wěn)定工況下動張力的調(diào)節(jié)

起動過程中，由于帶式輸送機加速運動，輸送帶需傳遞的牽引力要比穩(wěn)定運行時大得多，因此需提高驅(qū)動滾筒分離點張力值以產(chǎn)生更大的牽引力。而制動過程中，尤其對長距離、大運量的輸送機，由于慣性力的作用，緊邊處輸送帶張力會減小，甚至可能引起疊帶;松邊處輸送帶張力會增大，甚至可能引起斷帶，因此須及時調(diào)整張力值。另外，運行過程中，由于負(fù)載的變化而使得皮帶出現(xiàn)突然的張力異常，張緊裝置應(yīng)給予及時調(diào)整，減少皮帶打滑、斷帶打滑。

（4）補償輸送帶的彈性伸長和線粘性伸長

時間長了輸送帶會自動伸長，而且在過度工況下發(fā)生永久伸長，因此需補償塑性變形與過度工況時輸送帶伸長量的變化。由于負(fù)載變化會引起輸送帶發(fā)生長度變化，蠕變現(xiàn)象也會造成輸送帶伸長。張緊力是變化的，必須經(jīng)常調(diào)節(jié)張緊滾筒的位置，并能保證帶式輸送機的正常運行。

（5）為輸送帶重新接頭提供必要的行程

每部帶式輸送帶都有若干個接頭，可能在某一時間接頭會出現(xiàn)問題，必須截頭重做，張緊裝置為帶式輸送機已準(zhǔn)備了負(fù)荷以外的輸送帶，這樣接頭故障就可以通過放松張緊裝置重新接頭來解決問題。

2.張緊裝置的發(fā)展過程

張緊裝置對帶式輸送機運輸系統(tǒng)有著不可替代的作用，其發(fā)展過程大致可歸納為以下三大階段：

第一階段，純機械張緊階段。這一階段的主要產(chǎn)品有：螺旋張緊、固定式絞車張緊與重錘式張緊。重錘式張緊裝置通過張緊滾筒和重錘塊達(dá)到張緊的目的，當(dāng)膠帶伸長時，能自動吸收其伸長。固定式絞車張緊的功能僅僅是張緊，當(dāng)膠帶由于種種原因伸長而張緊力下降時，只能通過人的觀察發(fā)現(xiàn)后重新張緊。由于帶式輸送機在起動和正常運行時對輸送帶張力要求是不同的，而固定式絞車張緊在輸送機運轉(zhuǎn)過程中位置始終是固定的，為克服此缺點，可將其改為半固定式張緊，即啟動時，張緊滾筒固定在起動位置上，正常運行時，固定在運行位置上，兩個位置用行程開關(guān)控制。

第二階段，張緊力可調(diào)階段。這個階段的典型產(chǎn)品是自動絞車（機械絞車或液壓紋車）張緊裝置。其技術(shù)發(fā)展表現(xiàn)為只能實現(xiàn)在穩(wěn)定（勻速）階段的自動張緊，保持膠帶在該階段的張力恒定，而在起動與制動等不穩(wěn)定運行工況下則與固定式絞車相同。壓縮空氣驅(qū)動的液壓張緊系統(tǒng)是利用壓縮空氣驅(qū)動油泵，給張緊油缸提供壓力油來張緊輸送帶。

第三階段，動態(tài)自動張緊階段。主要產(chǎn)品有液壓絞車自動張緊與液壓缸自動張緊，這幾種自動張緊系統(tǒng)都可以做到自動調(diào)節(jié)輸送帶張緊力，動態(tài)響應(yīng)快、能在起動階段和正常運行階段兩種工況下提供相應(yīng)的張緊力。自動張緊裝置采用大拉力張緊裝置來張緊輸送帶，不但能根據(jù)主動滾輪的牽引力來自動調(diào)節(jié)張緊力，而且還能補償輸送帶的彈性伸長和塑性變形，同時配備張力傳感器及變送器，測定輸送帶的張力。當(dāng)輸送帶張力發(fā)生變化，超過輸送機正常運行的范圍時，自動張緊裝置迅速動作，調(diào)整輸送帶張力，保證輸送機的正常運行。自動張緊裝置與自移機位配合使用，可在輸送機不停機的條件下，實現(xiàn)輸送機機尾的移動和輸送帶的伸縮，大大提高了帶式輸送機的工作效率。

從實際的使用情況看，絞車張緊和液壓張緊可以實現(xiàn)自動控制且張緊力可調(diào)，重錘張緊裝置有較高的安全可靠性。隨著工業(yè)和技術(shù)的發(fā)展，具有長距離、大運量、高帶速特征的大型帶式輸送機已成為發(fā)展的主流，由此對張緊裝置提出更高要求。自動張緊裝置可大大提高帶式輸送機運行的可靠性。隨著帶式輸送機向長距離、大運量、高帶速的方向發(fā)展，張緊系統(tǒng)應(yīng)能實現(xiàn)張緊力實時可測并可控，提高響應(yīng)速度和響應(yīng)精度，提高張緊行程。

對于傾角不大的帶式輸送機，大多采用車式張緊，其中包括張緊小車、張緊滾筒以及張力生成設(shè)備及其控制系統(tǒng)，張力生成設(shè)備包括重錘、紋車、液壓油缸等等。

張緊裝置調(diào)節(jié)皮帶張力的方式可以是保持恒定的皮帶張力值，或保持兩種恒定的皮帶張力值（起動張力值和運行張力值），或保持恒定的張力比。在帶式輸送機系統(tǒng)的布置中，合理的確定張緊裝置，是保證輸送機正常運轉(zhuǎn)、起動和制動時安全可靠以及經(jīng)濟合理的必要前提。張緊裝置的工作特性不僅取決于其本身的結(jié)構(gòu)性能，而且還與帶式輸送機的起、制動特性有關(guān)。因而，要精確的分析張緊裝置的工作特性必須同帶式輸送機整機結(jié)合起來，不能孤立地分析張緊裝置。但是在帶式輸送機結(jié)構(gòu)、起制動方式及張緊裝置安裝位置確定的情況下，張緊裝置的特性就取決于其自身性能了。

3.張緊裝置的結(jié)構(gòu)形式

張緊裝置按結(jié)構(gòu)型式可分為固定式、重錘式和自動式三種。

（1）固定式張緊包括螺旋張緊和固定絞車張緊。螺旋張緊系統(tǒng)中，張緊滾筒的軸承安裝在活動架上，活動架可在導(dǎo)軌上滑動，當(dāng)螺桿旋轉(zhuǎn)時活動架上的螺母跟活動架一起前進和后退，達(dá)到張緊和放松的目的。其特點是結(jié)構(gòu)簡單，但張緊行程太小，只適用于短距離的輸送機。螺旋張緊的缺點是：輸送帶經(jīng)過一段時間的使用后，由于塑性變形而伸長，如不及時調(diào)整，輸送帶張緊力會減小，輸送帶會變松而引起輸送帶打滑。另外，由于負(fù)載經(jīng)常發(fā)生變化，輸送帶受負(fù)載沖擊，致使張緊滾筒的固定螺栓松動，螺栓后退，由此造成輸送帶松弛而導(dǎo)致輸送帶打滑。還有螺栓生誘后，導(dǎo)致輸送帶伸長后不能用擰緊螺桿的方法來擰緊。

固定絞車張緊是利用小型絞車來張緊。絞車一般用蝸輪蝸桿減速器帶動卷筒來纏繞鋼絲繩，從而張緊輸送帶。這種張緊系統(tǒng)的優(yōu)點是體積小拉力大，所以被廣泛應(yīng)用于煤礦井下帶式輸送機中。缺點是它只能根據(jù)需要調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)好后產(chǎn)生固定的張緊力。當(dāng)絞車和固定系統(tǒng)出現(xiàn)問題時，對帶式輸送機不能產(chǎn)生恒定的張緊力或張緊力失效，安全可靠性降低。

固定絞車張緊方式只能定期調(diào)整輸送帶的張緊程度，一般開始處于張緊狀態(tài)，使帶式輸送機的輸送帶承受額外的附加載荷，而在運行過程中張緊力隨著輸送帶永久變形增加而逐漸減小，經(jīng)常出現(xiàn)打滑現(xiàn)象。另外，用固定絞車作為長距離帶式輸送機的張緊裝置，輸送帶的動應(yīng)力大，對一定強度的輸送帶，其安全可靠性將下降，容易出現(xiàn)斷帶事故。一旦斷帶事故發(fā)生，須重新連接輸送帶，清理落煤需要停產(chǎn)24小時甚至更長的時間。

（2）重錘式張緊包括單重錘式，多重錘式及重錘車式。重錘式張緊裝置結(jié)構(gòu)簡單，應(yīng)用較廣泛，能保證張緊力在各種運行工況下保持恒定不變，并能自動吸收和補償輸送帶的伸長。重錘式張緊是通過鋼絲繩作用于張緊滾筒從而張緊輸送帶。重錘車式張緊是重錘通過鋼絲繩拉動張緊小車從而張緊輸送帶，張緊小車可以水平或傾抖布置，也可以垂直布置。在張緊小車布置于傾抖坡度上的帶式輸送機系統(tǒng)中，也可以不設(shè)重錘而將重物放在張緊小車上，利用坡度使裝有重物的小車產(chǎn)生下滑力從而張緊輸送帶，也稱為重錘式張緊。重錘式張緊裝置的特點是張緊力不變，安全可靠性較高。但張緊力不變同時也是其缺點，由于張緊力不能調(diào)節(jié)，在輸送機起動階段以及輸送量發(fā)生變化時，輸送帶會因張力不足而打滑，在起動和非穩(wěn)定運行過程中因張力不合適也容易產(chǎn)生振動。另外，受布置空間的限制，重錘位移量也不能過大。

（3）自動式張緊裝置是近代輸送機中廣泛應(yīng)用的張緊型式，它可使輸送帶具有合理的張力分布，并自動補償輸送帶的彈性變形和塑性伸長。自動張緊裝置一般由絞車?yán)p繞鋼絲繩拉緊滾筒從而張緊皮帶。

自動絞車張緊裝置按驅(qū)動形式的不同，可分為電動絞車張緊裝置和液壓絞車張緊裝置。按被調(diào)節(jié)分離點張力的變化規(guī)律，又可分為穩(wěn)定式、隨動式和綜合式三種形式。穩(wěn)定式自動張緊裝置能使分離點輸送帶張力在一定誤差范圍內(nèi)保持恒定，而不依賴帶式輸送機負(fù)荷的變化和粘著條件以及其它參數(shù)。為保證帶式輸送機起動時輸送帶不打滑，要求穩(wěn)定式自動張緊裝置能保證輸送機起動時輸送帶分離點張力達(dá)到穩(wěn)定運行值的1.4-1.8倍。隨動式自動張緊裝置能使輸送帶相遇點張力和分離點張力之比值保持為定值，綜合式自動張緊裝置的特點是帶式輸送機起動時，它的作用方式是隨動式的，而在穩(wěn)定運行時，它的作用方式是穩(wěn)定式的。

自動絞車張緊裝置的優(yōu)點逐漸被人們廣泛認(rèn)識，但也存在許多不足。電動絞車張緊裝置是用張力傳感器作為反饋，根據(jù)帶式輸送機的不同運行工況自動調(diào)整張緊力的大小，受張力傳感器質(zhì)量不高或機械系統(tǒng)慣性及信號滯后等影響，自動絞車有誤動作現(xiàn)象，影響其使用效果;液壓絞車張緊裝置是由液壓站產(chǎn)生的壓力油通過控制液壓絞車來調(diào)節(jié)張緊力的大小，由于液壓站和油缸始終處于工作狀態(tài)，當(dāng)液壓系統(tǒng)或控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，對輸送帶不能產(chǎn)生張緊力或張緊力失效，安全可靠性相對降低。除絞車外，也可采用液壓缸作為張緊狀態(tài)元件，液壓缸自動張緊裝置也可以做到自動調(diào)節(jié)輸送帶張緊力，滿足輸送帶在起動以及穩(wěn)定運行工況所需張緊力不同的要求。但同樣存在許多局限，受張緊油缸行程的限制，整個張緊系統(tǒng)不能有較大的張緊行程。所以液壓缸自動張緊裝置調(diào)整范圍小，只適用于短距離的帶式輸送機。另外，液壓缸長期處于高壓狀態(tài)會導(dǎo)致密封件及液壓件損壞，致使系統(tǒng)泄漏，從而造成輸送帶張緊力急劇下降，引發(fā)打滑、磨損等事故。

綜上所述，對于短距離的帶式輸送機，可采用結(jié)構(gòu)簡單，周期調(diào)整張力的固定式張緊裝置;距離較長，張力要求不大的固定式帶式輸送機，可采用重錘式張緊裝置，重錘式張緊裝置可提供恒定的張力，且較少維護;如傾角較大，也可采用重錘車式張緊裝置;對于長距離、大運量帶式輸送機來說，張力要求大，多采用自動張緊裝置，雖然自動張緊裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜，費用較高，但自動張緊裝置可根據(jù)工況要求時時調(diào)整張緊力，降低輸送帶強度等級，節(jié)省輸送帶投資，降低成本。

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