采煤工作面帶式輸送機拉緊裝置的理論分析與設計

侯 森

（山西潞安郭莊煤業(yè)有限責任公司，山西 長治 046100）

引言

帶式輸送機屬于連續(xù)運輸設備[1]，被廣泛應用于煤礦中。隨著礦山生產(chǎn)能力的提高，帶式輸送機正朝著運輸距離長，運輸量大的方向發(fā)展。拉緊裝置可大致分為固定拉緊裝置、自動拉緊裝置和可移動拉緊裝置[2]。盡管固定的拉緊裝置和可移動拉緊裝置可確保拉緊力的穩(wěn)定性，但在啟動和制動時會產(chǎn)生振動，這會對皮帶的使用壽命產(chǎn)生不利影響。自動拉緊裝置可以根據(jù)拉緊力自動調節(jié)拉緊強度，以防止拉緊力過小或過大[3-4]。它不僅可以保證帶式輸送機的穩(wěn)定運行，而且可以延長輸送帶的使用壽命。

1 拉緊裝置分析

1.1 拉緊裝置的要求

保證有足夠拉緊力和摩擦牽引力；輸送帶在托輥之間要有一定垂度；能適應輸送帶塑性變形與過渡工況伸長量的變化；輸送帶作接頭時拉緊裝置要有一定行程。

1.2 拉緊裝置的種類

1.2.1 自動拉緊裝置

如圖1所示，當傳送帶的張力發(fā)生變化時，液壓系統(tǒng)的油壓也會發(fā)生變化。傳感器檢測到對控制系統(tǒng)的反饋，以控制活塞桿的伸縮，以確保傳送帶的張力始終在適當范圍內(nèi)。裝有自動液壓拉緊裝置的帶式輸送機輸送帶的張力波動小，帶式輸送機工作穩(wěn)定可靠。

圖1 液壓自動拉緊裝置

1.2.2 固定式拉緊裝置

如圖2所示，2-1為螺旋拉緊裝置，結構緊湊適合短距離帶式輸送機。2-2為絞車拉緊裝置，適于長距離和小傾角帶式輸送機。該裝置拉緊位置固定不變。但輸送帶拉緊力波動時，拉緊裝置不能調整拉緊力，輸送帶易打滑，需人工調整拉緊裝置。

圖2 固定式拉緊裝置

1.2.3 可移動拉緊裝置

如下頁圖3所示，可移動拉緊裝置可通過調節(jié)重錘質量和配重的質量來調節(jié)拉緊力，可以保證輸送帶與托輥的垂直度，以及輸送帶與托輥之間的摩擦力，但是張力不能自動調節(jié)。

圖3 可移動拉緊裝置

通過對帶式輸送機拉緊裝置的理論分析可以看出，帶式輸送機對拉緊裝置的要求以及現(xiàn)有拉緊裝置的優(yōu)缺點，結合綜采工作面，礦井帶式輸送機在復雜工作條件下其拉緊裝置易于使用自動拉緊裝置。自動拉緊裝置可自動調節(jié)拉緊力，實現(xiàn)皮帶帶式輸送機的自動拉緊，保證了帶式輸送機的平穩(wěn)啟動和安全運行。

2 自動液力拉緊裝置的設計

2.1 自動液力拉緊裝置的要求

足夠的拉緊力和摩擦牽引力；確保傳送帶和托輥之間的垂度；能適應輸送帶的伸縮；減少啟動和制動時傳送帶拉緊的波動。此外，拉緊裝置可以及時響應負載變化。

2.2 自動液力拉緊裝置的組成（見圖4）

圖4 自動液力拉緊裝置系統(tǒng)組成

從圖4可以看出，拉緊功能塊由液壓絞車，拉緊油缸和蓄能器組成。液壓系統(tǒng)的動力源是液壓泵站。傳感器包括鋼絲繩張力傳感器，活塞位移傳感器，氣缸壓力變送器，測力氣缸和泵站壓力變送器。

2.3 自動液力拉緊裝置工作原理（見圖5）

圖5 自動液力拉緊裝置工作系統(tǒng)組成圖

該拉緊裝置主要包括液壓系統(tǒng)和電氣控制系統(tǒng)。

2.3.1 液壓系統(tǒng)

拉緊功能塊包括液壓絞車和液壓馬達，實現(xiàn)傳送帶的伸縮。液壓系統(tǒng)可以根據(jù)系統(tǒng)油壓的變化控制絞盤滾筒的旋轉，從而實現(xiàn)拉緊裝置的伸縮。

緩沖模塊可以提高拉緊裝置的響應速度并減少負載對傳送帶的影響。

2.3.2 的電氣控制系統(tǒng)

電子控制系統(tǒng)的功能要求：輸送帶拉緊力可自動調節(jié)；對傳送帶斷裂，打滑以及其他故障具有報警和保護功能；帶式輸送機工作狀態(tài)及故障顯示。

電控系統(tǒng)包括：主電路保護、電氣防爆電路和速度采集電路。

3 自動液壓拉緊裝置的工作流程

系統(tǒng)啟動前：啟動前進行必要的檢查，將傳送帶的拉緊調節(jié)至工作范圍的上限，并使伸縮式液壓缸活塞位于中間。

自動運行狀態(tài)。電動機開始轉動絞盤，液壓系統(tǒng)的油壓上升。拉緊力達到一定值后，傳送帶啟動。帶式輸送機啟動后，拉緊絞盤反轉，液壓系統(tǒng)的液壓降低，拉緊力下降到工作值，拉緊絞盤停止旋轉。當拉緊力低于工作值的下限時，拉緊絞車向前旋轉，拉緊力上升到工作值的上限時，拉緊絞車停止。拉緊力超過工作值的上限，拉緊絞盤反向，直到拉緊力降至正常值。當拉緊力連續(xù)波動時，電動機通電，液壓系統(tǒng)將壓力逐漸提高到帶式輸送機啟動時的壓力，并使用控制算法動態(tài)響應輸送帶拉緊的變化以輸出恒定的拉緊力。當拉緊顯著變化時，電動機就會斷電，液壓系統(tǒng)會逐漸將壓力降低至設定的上限。關機階段和啟動階段的工作條件相同。

在礦井中使用自動液力拉緊裝置，實況如圖6所示。

圖6 自動液力拉緊裝置礦井實況

4 結論

將自動液力拉緊裝置運用于礦井下，可使帶式輸送機的故障率顯著降低，以及輸送帶使用壽命顯著提高。