張緊方式對(duì)帶式輸送機(jī)啟動(dòng)特性的影響

張鵬奎

(汾西礦業(yè)集團(tuán)高陽(yáng)煤礦，山西 孝義 032300)

帶式輸送機(jī)啟動(dòng)過(guò)程中，不同的張緊方式響應(yīng)時(shí)間有所差異，從而使得張緊裝置提供的張緊力不均衡，使得受力出現(xiàn)較大波動(dòng)，會(huì)給帶式輸送機(jī)的正常運(yùn)行帶來(lái)不利影響[1～2]。眾多的研究學(xué)者從對(duì)帶式輸送機(jī)選用的張緊方式優(yōu)缺點(diǎn)、設(shè)備如何選型等展開(kāi)研究，并取得顯著的成果[3～5]。但是在張緊方式對(duì)帶式輸送機(jī)啟動(dòng)特性影響方面的研究卻較少，不能較好的指導(dǎo)礦井根據(jù)帶式輸送機(jī)使用場(chǎng)所合理選擇張緊方式[6]。文中就對(duì)不同張緊方式對(duì)帶式輸送機(jī)影響進(jìn)行分析，以期能為礦井合理選用張緊裝置提供參考。

1 帶式輸送機(jī)張緊裝置運(yùn)行原理

張緊裝置作為帶式輸送機(jī)重要的組成單元，主要用以給帶式輸送機(jī)膠帶提供足夠張緊力，按照裝置結(jié)構(gòu)類(lèi)型可分為固定式(圖1(a))、重錘式(圖1(b))、液壓自動(dòng)式(圖1(c))。

現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用中重錘式憑借結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單應(yīng)用最為廣泛，其基本工作原理是利用重錘重力來(lái)給帶式輸送機(jī)膠帶提供張力，通過(guò)重錘下沉或者上升彌補(bǔ)較大彈性變形。固定式通過(guò)張緊小車(chē)、鋼絲繩給帶式輸送機(jī)膠帶提供張緊力，但是只能在帶式輸送機(jī)停止運(yùn)行時(shí)才可以改變張緊力，這種張緊方式提供的張緊力量恒定不變，不能隨膠帶彈性伸縮發(fā)生改變，在使用時(shí)往往存在前期張緊力過(guò)大，而后期張緊力不足的問(wèn)題；液壓式是通過(guò)鋼絲繩、張緊小車(chē)、液壓控制系統(tǒng)等根據(jù)膠帶彈性變化情況動(dòng)態(tài)調(diào)整液壓油缸伸縮量，從而調(diào)整張緊裝置張緊量，確保帶式輸送機(jī)平穩(wěn)運(yùn)行。

圖1 張緊裝置類(lèi)型

2 張緊方式對(duì)輸送機(jī)啟動(dòng)影響模擬分析

2.1 模擬模型構(gòu)建

由于采用現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)方式較為繁瑣，因此文中采用AMESim軟件模擬不同張緊方式對(duì)輸送機(jī)啟動(dòng)影響。具體輸送機(jī)建模參數(shù)見(jiàn)表1，構(gòu)建的模擬模型見(jiàn)圖2。

表1 輸送機(jī)參數(shù)

圖2 不同張緊裝置模擬模型

2.2 模擬結(jié)果分析

根據(jù)構(gòu)建的模擬模型以及帶式輸送機(jī)建模參數(shù)，帶式輸送機(jī)啟動(dòng)按照“S”型曲線平緩啟動(dòng)，從而針對(duì)不同張緊方式對(duì)啟動(dòng)影響進(jìn)行分析，具體分析不同張緊方式情況下膠帶內(nèi)的最大張力點(diǎn)變化情況、驅(qū)動(dòng)滾筒加速度情況、膠帶張緊力響應(yīng)情況、張緊裝置張緊力變化情況、張緊絞車(chē)及重錘位移情況等。

從模擬結(jié)果得知，在帶式輸送機(jī)第一次啟動(dòng)時(shí)，膠帶承載段受到的張力峰值變化明顯；帶式輸送機(jī)第二次加速運(yùn)行時(shí)，膠帶承載段受到的張力峰值變化幅度顯著降低，張力峰值變化情況主要是跟帶式輸送機(jī)采用的“S”型啟動(dòng)方式有關(guān)，該啟動(dòng)方式可以有效降低輸送機(jī)膠帶受到的張力峰值。

通過(guò)比對(duì)不同張緊方式時(shí)的輸送機(jī)及膠帶承載段的張力峰值變化情況得知，張緊裝置給輸送機(jī)膠帶理想張緊力時(shí)，輸送機(jī)膠帶在啟動(dòng)過(guò)程中仍會(huì)有較大的張力峰值波動(dòng)。不同的張緊方式提供的張緊力波動(dòng)時(shí)會(huì)引起輸送機(jī)膠帶張力發(fā)生變化。由此可知，張緊方式穩(wěn)定性以及帶式輸送機(jī)啟動(dòng)方式差異會(huì)造成帶式輸送機(jī)膠帶承載段內(nèi)的張力峰值變化。

圖3 張緊裝置在輸送機(jī)啟動(dòng)時(shí)提供張緊力響應(yīng)曲線

從圖3可以看出，自動(dòng)液壓張緊方式響應(yīng)速度最慢，在輸送機(jī)啟動(dòng)時(shí)造成膠帶承載段張緊力峰值出現(xiàn)較大波動(dòng)。采用固定式張緊方式時(shí)由于給予膠帶的張緊量恒定，張緊裝置不能隨膠帶張緊力變化情況動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)，從而造成張緊裝置給膠帶提供的張緊力在預(yù)張緊階段較大，而在帶式輸送機(jī)啟動(dòng)及正常運(yùn)行時(shí)，由于膠帶在張緊力作用下出現(xiàn)彈塑性變形，造成回程段膠帶懸垂度增加明顯，張緊力有所降低。

圖4 不同張緊方式加速度響應(yīng)曲線

從圖4可以看出，帶式輸送機(jī)啟動(dòng)瞬間，輸送機(jī)張緊裝置由于來(lái)不及反應(yīng)，從而給膠帶提供的加速度呈現(xiàn)降低趨勢(shì)。采用重錘張緊、固定張緊方式時(shí)張緊裝置對(duì)帶式輸送機(jī)啟動(dòng)響應(yīng)速度最快，啟動(dòng)初期給膠帶較大的張緊力，造成加速度增加幅度明顯，隨著時(shí)間推進(jìn)，膠帶出現(xiàn)一定彈性變形，膠帶張緊力值有所降低，導(dǎo)致加速度出現(xiàn)降低；采用液壓自動(dòng)張緊方式時(shí)響應(yīng)速度最慢，初期給的張緊力較低，造成加速度值較低，隨著膠帶彈性變形以及張緊裝置給予的張緊力值增加，加速度值呈小幅度增加趨勢(shì)。

在帶式輸送機(jī)啟動(dòng)階段液壓自動(dòng)張緊裝置由于響應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)，從而使得張緊裝置給膠帶的張緊力顯著降低，從而降低膠帶承載段張力峰值，避免啟動(dòng)過(guò)程中張力過(guò)大而引起膠帶斷裂事故發(fā)生，但是膠帶在啟動(dòng)時(shí)受到較小的張緊力作用，極其容易在驅(qū)動(dòng)滾筒位置出現(xiàn)膠帶疊帶問(wèn)題。

5 總結(jié)

采用AMESim軟件對(duì)不同張緊方式對(duì)帶式輸送機(jī)啟動(dòng)影響進(jìn)行模擬分析，得到研究成果為：

1)固定式以及重錘張緊方式在帶式輸送機(jī)啟動(dòng)時(shí)響應(yīng)速度快，從而會(huì)造成輸送機(jī)膠帶在啟動(dòng)初期承受較大的張緊力作用，且張緊力波動(dòng)明顯，可能會(huì)造成膠帶在較大張緊力作用下出現(xiàn)斷裂，因此，這兩種張緊方式適宜于短距離、低功率的中小型帶式輸送機(jī)。

2)液壓自動(dòng)張緊裝置在帶式輸送機(jī)啟動(dòng)初期響應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)，從而使得膠帶在啟動(dòng)初期張緊力較低，隨著啟動(dòng)時(shí)間增加，膠帶受到的張緊力值迅速恢復(fù)，膠帶張緊力在啟動(dòng)過(guò)程中呈現(xiàn)出先降低后增加趨勢(shì)，從而可以有效避免膠帶在輸送機(jī)啟動(dòng)過(guò)程中出現(xiàn)斷裂問(wèn)題，因此這種張緊方式更為適宜用于長(zhǎng)距離、高功率的大型帶式輸送機(jī)。