膠帶輸送機(jī)拉緊裝置的種類和選型

武月平

0 引言

膠帶輸送機(jī)是以膠帶兼作牽引機(jī)構(gòu)和承載機(jī)構(gòu)的一種連續(xù)動(dòng)作式運(yùn)輸設(shè)備，在煤礦生產(chǎn)中以輸送矸石、煤炭為主，具有運(yùn)輸能力大、運(yùn)輸阻力小、耗電量低、運(yùn)行平穩(wěn)等優(yōu)點(diǎn)，在煤礦地面和井下運(yùn)輸中得到廣泛應(yīng)用。但隨著采煤綜合機(jī)械化程度的不斷提高，工作面推進(jìn)速度的不斷加快，一些大功率、大運(yùn)量、高帶速、智能化可伸縮膠帶輸送機(jī)得到越來越廣泛的應(yīng)用，其工作原理是膠帶繞經(jīng)主動(dòng)滾筒和機(jī)尾換向滾筒形成一個(gè)無極的環(huán)形帶，上下兩股膠帶都支撐在托輥上。為了保證帶式輸送機(jī)正常平穩(wěn)啟動(dòng)和運(yùn)行，拉緊裝置給膠帶一個(gè)正常運(yùn)轉(zhuǎn)所需的張緊力，第一保證膠帶和傳動(dòng)滾筒有一個(gè)足夠的摩擦力，以滿足歐拉公式T1=T2eμφ[1]，使膠帶不致打滑；第二保證膠帶在托輥間的下垂度不可太大，應(yīng)滿足承載段和回空段的最小張力。為了保證膠帶輸送機(jī)正常平穩(wěn)啟動(dòng)和運(yùn)行，輸送帶在啟（制）動(dòng)和運(yùn)行過程中都必須保持一定的張力。

1 膠帶輸送機(jī)運(yùn)行過程中對(duì)拉力的幾個(gè)要求

在膠帶輸送機(jī)啟（制）動(dòng)和正常運(yùn)行的過程中，輸送帶張力會(huì)發(fā)生明顯變化，有以下幾個(gè)要求。

1.1 下垂度要求

為了滿足膠帶輸送機(jī)傳動(dòng)條件和最大下垂度條件，帶式輸送機(jī)啟動(dòng)時(shí)輸送帶張力都比較大，約為穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)輸送帶張力的1.3～1.5 倍。

1.2 穩(wěn)定性要求

輸送機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行后，輸送帶的張緊力較啟動(dòng)時(shí)會(huì)明顯變小并漸漸趨于穩(wěn)定。

1.3 張力變化要求

膠帶輸送機(jī)輸送量發(fā)生變化時(shí)，輸送帶的張力會(huì)發(fā)生明顯變化?？蛰d運(yùn)行時(shí)輸送帶張力較小，重載運(yùn)行時(shí)輸送帶張力變大[2]。

帶式輸送機(jī)運(yùn)行過程中，張力變小，下垂度增大。張緊裝置由框架、滑輪組和張緊絞車等組成，張緊絞車為蝸桿蝸輪傳動(dòng)和開式齒輪傳動(dòng)的慢速絞車。蝸桿蝸輪的設(shè)計(jì)具備反行程自鎖的特點(diǎn)；同時(shí)在蝸桿的一端有一摩擦阻尼裝置，其產(chǎn)生的摩擦力矩可以通過壓蓋上的調(diào)節(jié)螺絲調(diào)節(jié)，以使張緊絞車停車時(shí)不致反轉(zhuǎn)，保證了鋼繩的張力。

張緊卷筒的一側(cè)裝有離合裝置，收膠帶時(shí)須打開離合器使卷筒軸脫離。為使卷筒不致自由轉(zhuǎn)動(dòng)而發(fā)生亂繩，卷筒的同一側(cè)還裝有3 塊剎車帶，使卷筒在放繩時(shí)產(chǎn)生制動(dòng)。

2 對(duì)拉緊裝置的要求

根據(jù)輸送帶張力變化的特點(diǎn)，對(duì)帶式輸送機(jī)拉緊裝置提出以下兩個(gè)基本要求。

2.1 拉緊裝置能夠自行調(diào)節(jié)

隨著輸送帶張力的變化，拉緊裝置必須能夠自行調(diào)節(jié)輸送帶張緊的張緊力，并隨著膠帶張力的變化增大或減小。

2.2 提高摩擦牽引力的方法

拉緊裝置必須能夠符合輸送帶張力變化速度的要求，而且速度越快越好，以保證膠帶輸送機(jī)的平穩(wěn)運(yùn)行，同時(shí)必須考慮輸送機(jī)啟動(dòng)和制動(dòng)時(shí)的瞬時(shí)拉緊力。如只按正常運(yùn)動(dòng)的拉緊力選取，則容易出現(xiàn)輸送帶打滑現(xiàn)象[3]。這就要求提高摩擦牽引力，防止打滑現(xiàn)象的發(fā)生。

提高摩擦牽引力的方法：首先改變膠帶張力，膠帶張力的增加導(dǎo)致膠帶和滾筒相遇點(diǎn)的張力提高，但采用這種方法提高牽引力只能在小范圍內(nèi)進(jìn)行；其次增大膠帶與滾筒之間的摩擦系數(shù)，傳動(dòng)滾筒采用膠面滾筒或增大圍包角，均可大幅度提高摩擦牽引力。

3 拉緊裝置的一般形式

3.1 自動(dòng)拉緊裝置

目前常用的自動(dòng)拉緊裝置是自控液壓拉緊裝置，見圖1。

圖1 液壓自動(dòng)張緊裝置

自動(dòng)拉緊裝置的工作原理：輸送帶的張力變化時(shí)，油缸內(nèi)的油壓會(huì)增大或減小，傳感器發(fā)出信號(hào)，液壓系統(tǒng)作出回應(yīng)，活塞桿伸出，輸送帶張力減?。惠斔蛶У膹埩p小到設(shè)定值時(shí)，油缸內(nèi)油壓減小，傳感機(jī)構(gòu)發(fā)出信號(hào)，液壓系統(tǒng)作出相應(yīng)回應(yīng)，泵站自動(dòng)向油缸前腔補(bǔ)充油液，活塞桿縮回，張緊輸送帶。

自動(dòng)液壓張緊裝置響應(yīng)速度快，輸送帶張力波動(dòng)小，啟動(dòng)平穩(wěn)可靠，是國(guó)內(nèi)目前較好的一種拉緊裝置。

3.2 固定式拉緊方式

固定式拉緊方式有螺旋拉緊裝置和絞車?yán)o裝置，見圖2、圖3。

圖2 螺旋張緊裝置

圖3 絞車張緊裝置

螺旋拉緊裝置的拉緊行程較短，可滿足長(zhǎng)度100 m 以內(nèi)的小型帶式輸送機(jī)張緊，通過螺旋絲杠拉動(dòng)張緊滾筒將輸送帶拉緊。

絞車?yán)o裝置的拉緊行程長(zhǎng)，適于長(zhǎng)距離和小傾角膠帶輸送機(jī)使用。固定式拉緊裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊，適用場(chǎng)地較小的地方。但其缺點(diǎn)是拉緊位置恒定不變，不能隨著輸送帶張力的變化而自動(dòng)調(diào)整其張緊力。特別是輸送機(jī)在正常運(yùn)行的過程中，輸送帶會(huì)發(fā)生塑性變形出現(xiàn)張力變小，使輸送帶下垂度增加，傳動(dòng)滾筒會(huì)打滑，輸送機(jī)運(yùn)行阻力會(huì)增加，維修人員只能根據(jù)經(jīng)驗(yàn)作出判斷并及時(shí)調(diào)整拉緊裝置，避免出現(xiàn)輸送帶松弛拍帶、傳動(dòng)滾筒打滑等現(xiàn)象。

3.3 可移動(dòng)拉緊裝置

常見的有重錘懸掛（見圖4）、重錘小車（見第48 頁圖5）和重載小車（見第48 頁圖6）拉緊裝置。

圖4 重錘懸掛張緊裝置

圖5 重錘小車張緊裝置

圖6 重載小車張緊裝置

重錘懸掛拉緊依靠重錘的重量、通過兩個(gè)導(dǎo)向滾筒實(shí)現(xiàn)張緊，以增大或減小重錘的重量達(dá)到調(diào)節(jié)輸送帶張力的目的。

重錘小車張緊為了滿足張緊行程，一般都配置拉緊絞車。

重載小車?yán)o裝置一般安裝在傾角較大的皮帶機(jī)上，皮帶機(jī)下端有較大坡度，利用重載小車重力的垂直分力實(shí)現(xiàn)皮帶張緊，通過加大或減小重量實(shí)現(xiàn)皮帶張力的變化。

重錘移動(dòng)式拉緊裝置的優(yōu)點(diǎn)是能夠滿足皮帶下垂度和摩擦力的要求，能減少皮帶在運(yùn)行中出現(xiàn)的拉緊力不夠或打滑、導(dǎo)致皮帶燒壞情況的發(fā)生；但其缺點(diǎn)是拉緊力不能隨時(shí)調(diào)節(jié)，無法實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，不能滿足一些大型皮帶機(jī)的要求。

4 幾種張緊裝置的區(qū)別

固定拉緊裝置由于拉緊距離受到限制，無法實(shí)現(xiàn)張緊力的變化，張緊開始時(shí)張緊力偏大；皮帶運(yùn)行一段時(shí)間后，又會(huì)發(fā)生塑性變形、皮帶拉長(zhǎng)，張緊力變小。在運(yùn)行一段時(shí)間后，維修人員應(yīng)根據(jù)經(jīng)驗(yàn)調(diào)整其張緊力，但不能過緊，以免出現(xiàn)皮帶過張緊現(xiàn)象的發(fā)生。

移動(dòng)拉緊裝置能夠保證皮帶的拉緊力一定，不需要維修人員經(jīng)常調(diào)整其張緊力。雖然移動(dòng)拉緊裝置對(duì)皮帶的拉緊也有過緊情況，但還是優(yōu)于固定拉緊裝置。但移動(dòng)拉緊裝置比固定拉緊的結(jié)構(gòu)復(fù)雜。

通過兩種張緊裝置的比較，尤其是固定式張緊方式無法實(shí)現(xiàn)皮帶的張力變化，對(duì)帶式輸送機(jī)正常平穩(wěn)啟動(dòng)和安全運(yùn)行都會(huì)產(chǎn)生不利影響。然而自控液壓張緊裝置能克服以上兩種張緊裝置的不足，能夠?qū)崿F(xiàn)皮帶機(jī)的自動(dòng)張緊，因此自控液壓張緊裝置是目前大功率、大運(yùn)量、長(zhǎng)距離和智能化輸送機(jī)運(yùn)行中的一種性能先進(jìn)、使用較廣的張緊裝置，越來越得到廣泛使用。

5 結(jié)語

在皮帶輸送機(jī)設(shè)計(jì)中選擇合理的張緊裝置，可以滿足摩擦力和下垂度的要求，是實(shí)現(xiàn)皮帶平穩(wěn)運(yùn)輸?shù)闹匾獥l件。皮帶的張緊是設(shè)計(jì)的一個(gè)難點(diǎn)。在帶式輸送機(jī)設(shè)計(jì)中，合理地選擇拉緊裝置的布置位置是保證帶式輸送機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)、啟動(dòng)和制動(dòng)時(shí)輸送帶在傳動(dòng)滾筒上不打滑的必要條件，因此需要考慮拉緊裝置張緊力的作用區(qū)域，設(shè)計(jì)時(shí)根據(jù)頭部、尾部空間位置的限制確定皮帶張緊裝置的位置；經(jīng)過計(jì)算，確定張緊行程和配置相應(yīng)的負(fù)荷傳感器及拉力指示器。

[1]張國(guó)柱.礦山運(yùn)輸機(jī)械[M].北京：煤炭工業(yè)出版社，1992.

[2]陳維健，齊秀麗.礦井運(yùn)輸及提升設(shè)備[M].徐州：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社，1987.

[3]運(yùn)輸機(jī)械選用設(shè)計(jì)手冊(cè)編委會(huì).運(yùn)輸機(jī)械選用設(shè)計(jì)手冊(cè) [M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1999.