尚鵬斐

摘要：張緊裝置是組成帶式輸送機(jī)的主要部件。本文從張緊裝置的發(fā)展與研究現(xiàn)狀入手，將常見(jiàn)的張緊裝置進(jìn)行對(duì)比，并重點(diǎn)探析張緊裝置的布置及選型原則，為帶式輸送機(jī)的實(shí)際應(yīng)用提供理論參考。

關(guān)鍵詞：帶式輸送機(jī) 張緊裝置 選擇 安裝

帶式輸送機(jī)是廠礦企業(yè)中應(yīng)用頻率最高的連續(xù)運(yùn)輸設(shè)備，特別是井下作業(yè)應(yīng)用非常廣泛。它由驅(qū)動(dòng)裝置、張緊裝置、機(jī)電保護(hù)裝置、制動(dòng)器、輸送帶、托輥、滾筒、機(jī)架以及輔助設(shè)備構(gòu)成。

張緊裝置是構(gòu)成帶式輸送機(jī)的主要元部件之一，其性能的優(yōu)劣決定著帶式輸送機(jī)的使用性能。具體來(lái)講，張緊裝置的作用包括五點(diǎn)：一是在非穩(wěn)定工況下調(diào)節(jié)張力；二是確保輸送帶周長(zhǎng)上各點(diǎn)具有足夠的張力使懸垂度達(dá)到設(shè)計(jì)要求；三是確保輸送帶在驅(qū)動(dòng)滾筒分離點(diǎn)有足夠的張力避免輸送帶打滑；四是對(duì)輸送帶的彈性伸長(zhǎng)及線粘性伸長(zhǎng)進(jìn)行補(bǔ)償；五是為輸送帶重新接頭提供必要的行程。

1 張緊裝置的發(fā)展與研究現(xiàn)狀

張緊裝置的發(fā)展過(guò)程可分為純機(jī)械張緊階段、張緊力可調(diào)階段和動(dòng)態(tài)自動(dòng)張緊階段。

1.1 純機(jī)械張緊階段 重錘式張緊、固定式絞車張緊和螺旋張緊均屬于該階段的產(chǎn)品，筆者現(xiàn)就設(shè)計(jì)原理對(duì)前兩種張緊裝置進(jìn)行重點(diǎn)解析。

1.1.1 重錘式張緊裝置：該裝置主要借助滑輪組與重錘塊相互配合張緊。膠帶伸長(zhǎng)時(shí)，可以自動(dòng)吸收其伸長(zhǎng)。

1.1.2 固定式絞車張緊：固定式絞車張緊裝置最大的功能就是張緊。膠帶伸長(zhǎng)張緊力減弱的問(wèn)題必須經(jīng)人力觀察后才能發(fā)現(xiàn)，然后進(jìn)行二次張緊。帶式輸送機(jī)啟動(dòng)和運(yùn)行時(shí)，固定式絞車張緊裝置必須固定在指定位置無(wú)法移動(dòng)，為滿足使用需求，可將其張緊形式由固定式改為半固定式，也就是通過(guò)行程開(kāi)關(guān)控制張緊滾筒的位置，啟動(dòng)時(shí)張緊滾筒固定于啟動(dòng)的位置，運(yùn)轉(zhuǎn)的過(guò)程中可固定于運(yùn)行位置。

1.2 張緊力可調(diào)階段 自動(dòng)絞車（機(jī)械絞車或液壓絞

車）張緊裝置是該階段產(chǎn)品的典型代表，但是該階段的張緊技術(shù)僅能在勻速運(yùn)行時(shí)自動(dòng)張緊，使該階段的膠帶維持恒定的張力，而在不穩(wěn)定的運(yùn)行環(huán)境中則執(zhí)行固定式絞車張緊的操作。自動(dòng)絞車張緊裝置區(qū)別于固定式張緊裝置的一個(gè)特點(diǎn)是帶閘，張緊時(shí)松閘，停止時(shí)緊閘。大多數(shù)情況下絞車處于停車狀態(tài)，其運(yùn)行時(shí)間非常短。

1.3 動(dòng)態(tài)自動(dòng)張緊階段 液壓缸自動(dòng)張緊和液壓絞車自動(dòng)張緊是動(dòng)態(tài)自動(dòng)張緊階段的主打產(chǎn)品。如國(guó)內(nèi)外使用較多的KJ2029型礦用帶式輸送機(jī)自動(dòng)張緊系統(tǒng)，法國(guó)A型帶式輸送機(jī)液壓缸自動(dòng)張緊系統(tǒng)、DYL液壓缸型張緊系統(tǒng)，這幾類自動(dòng)張緊系統(tǒng)都能對(duì)輸送帶張緊力進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)，動(dòng)態(tài)響應(yīng)快，設(shè)備無(wú)論是啟動(dòng)還是正常運(yùn)轉(zhuǎn)，都能確保有足夠的張緊力。

2 常見(jiàn)的張緊裝置比較

根據(jù)結(jié)構(gòu)型式，張緊裝置可分固定式、重錘式、自動(dòng)式三種。

2.1 固定式張緊裝置 該裝置包括固定絞車張緊與螺旋張緊兩種形式。

螺旋張緊系統(tǒng)中，張緊滾筒的軸承裝設(shè)在可在導(dǎo)軌上自由滑動(dòng)的活動(dòng)架上，旋轉(zhuǎn)螺桿的過(guò)程中，活動(dòng)架與其架上的螺母進(jìn)退同步，以滿足張緊與放松的要求。固定式張緊裝置構(gòu)造簡(jiǎn)單，張緊行程過(guò)小，因此僅能應(yīng)用在機(jī)長(zhǎng)小于80m的短距輸送機(jī)上。螺旋張緊裝置在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上也有一些不足之處，使用一段時(shí)間的輸送帶往往因發(fā)生塑性變形而伸長(zhǎng)，如果塑性變形得不到有效控制，會(huì)降低輸送帶的張緊力，使其變松打滑。

固定絞車張緊裝置主要通過(guò)利用蝸輪蝸桿減速器帶動(dòng)卷筒纏繞鋼絲繩，從而張緊輸送帶的小型絞車來(lái)制造張緊力。目前該裝置因較小的體積和較大的張緊程度被廣泛應(yīng)用于井下帶式輸送機(jī)上。與螺旋張緊一樣，它的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也有一些缺陷。該裝置僅能按照需要調(diào)節(jié)并由此產(chǎn)生固定的張緊力。絞車與控制系統(tǒng)一旦突發(fā)故障，就無(wú)法使帶式輸送機(jī)產(chǎn)生恒定的張緊力或造成張緊力失效，穩(wěn)定性和安全性無(wú)保障。

2.2 重錘式張緊裝置 重錘式張緊裝置構(gòu)造簡(jiǎn)單，是當(dāng)前業(yè)界應(yīng)用最普遍的張緊裝置。它對(duì)運(yùn)行環(huán)境的要求不是很嚴(yán)格，在各類工況下都能使張緊力始終處于恒定狀態(tài)，而且可以對(duì)輸送帶的伸長(zhǎng)進(jìn)行自動(dòng)吸收和補(bǔ)償。采用重錘式張緊裝置的輸送機(jī)運(yùn)行時(shí)張力恒定，穩(wěn)定可靠。當(dāng)然，張緊力恒定就意味著張緊力不可調(diào)節(jié)，在輸送機(jī)啟動(dòng)時(shí)和輸送量變動(dòng)的情況下，輸送帶往往會(huì)因張力達(dá)不到運(yùn)行要求而打滑，在啟動(dòng)和非穩(wěn)定工況下也會(huì)由于張力不符合設(shè)計(jì)要求而出現(xiàn)振動(dòng)現(xiàn)象。此外，重錘位移的空間也是有限的。而重錘車式張緊裝置則是重錘借助鋼絲繩拉動(dòng)呈水平、傾斜或垂直布置的張緊小車來(lái)調(diào)節(jié)輸送帶的張緊程度。實(shí)際上，重錘式張緊裝置就是事先設(shè)置一個(gè)懸掛重錘的炯室，借助重錘自重來(lái)張緊輸送帶。在張緊小車布置于傾斜坡度上的帶式輸送機(jī)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張緊小車產(chǎn)生下滑力來(lái)調(diào)節(jié)輸送帶的張緊程度，也稱為重載車式張緊。

2.3 自動(dòng)張緊裝置 近代輸送機(jī)中應(yīng)用最普遍的張緊裝置是自動(dòng)張緊裝置。它能夠科學(xué)分配輸送帶上的張力，同時(shí)對(duì)其塑性伸長(zhǎng)及彈性變形進(jìn)行自動(dòng)補(bǔ)償。通常自動(dòng)張緊裝置通過(guò)絞車?yán)p繞鋼絲繩使?jié)L筒拉緊來(lái)張緊皮帶。自動(dòng)絞車張緊裝置的驅(qū)動(dòng)形式分兩種，一種是液壓絞車驅(qū)動(dòng)，另一種是電動(dòng)絞車驅(qū)動(dòng)。

近幾年，隨著輸送帶張緊裝置技術(shù)研究的不斷進(jìn)步，業(yè)界對(duì)于自動(dòng)絞車張緊裝置的認(rèn)知程度逐步深入，但事物總有兩面性。電動(dòng)絞車張緊裝置將張力傳感器作為反饋，基于輸送機(jī)的工作環(huán)境對(duì)自身的張緊力進(jìn)行合理的調(diào)整。但是這種電動(dòng)的裝置很容易受到外界因素的干擾而發(fā)生誤操作，比如機(jī)械系統(tǒng)的慣性，或使用了質(zhì)量不達(dá)標(biāo)的傳感器等。液壓絞車張緊裝置是通過(guò)液壓站的壓力油控制液壓絞車來(lái)對(duì)張緊力進(jìn)行合理的調(diào)整。輸送機(jī)運(yùn)行時(shí)，液壓站、油缸也在不間斷的運(yùn)行，液壓或控制系統(tǒng)一旦出現(xiàn)問(wèn)題，就可能直接造成張力失效，或無(wú)法對(duì)輸送帶產(chǎn)生張力，如此一來(lái)，輸送機(jī)運(yùn)行時(shí)穩(wěn)定性就失去了保障。

3 張緊裝置安裝時(shí)的布置原則

首先要合理規(guī)劃張緊裝置的裝設(shè)位置：①最好裝設(shè)在皮帶張力最小處。②長(zhǎng)度超過(guò)300m的帶式輸送機(jī)，無(wú)論是水平式還是（坡度小于5°的）傾斜式，必須在驅(qū)動(dòng)滾筒的空載側(cè)布設(shè)張緊裝置。③如果是坡度大于5°的上傾輸送機(jī)或短距輸送機(jī)，應(yīng)該在機(jī)尾布設(shè)張緊裝置，尾部滾筒可以充當(dāng)張緊滾筒。④所有張緊裝置必須采用張緊滾筒繞入和繞出的皮帶分支平行于張緊滾筒位移線的設(shè)計(jì)，使張緊力從滾筒中心通過(guò)。

一般來(lái)說(shuō)，張緊力越小，能耗越低，長(zhǎng)距離輸送帶啟動(dòng)過(guò)程中的波動(dòng)幅度越小，輸送帶的服務(wù)年限越長(zhǎng)。從我國(guó)對(duì)于帶式輸送機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)來(lái)看，輸送機(jī)工作阻力的1.5倍可計(jì)算出設(shè)備的最大啟動(dòng)圓周力。輸送機(jī)在突然停車的情況下，膠帶會(huì)因局部應(yīng)力過(guò)小而出現(xiàn)疊帶、松弛和煤炭堆積等問(wèn)題，這會(huì)大大影響膠帶的使用性能，甚至因此引發(fā)設(shè)備故障。所以，為了確保輸送機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行，工程人員尤其是操作者應(yīng)該深入了解其動(dòng)態(tài)特性。輸送機(jī)在實(shí)際運(yùn)行中會(huì)有很多因素影響其動(dòng)態(tài)特性，不斷改進(jìn)輸送機(jī)的構(gòu)造和技術(shù)參數(shù)，目的之一就是縮小輸送帶起動(dòng)的動(dòng)張力峰值，提高設(shè)備對(duì)運(yùn)行環(huán)境的適應(yīng)能力，使其即使在相對(duì)惡劣的運(yùn)行環(huán)境中也能穩(wěn)定運(yùn)行。此外，不斷改進(jìn)和優(yōu)化輸送機(jī)的技術(shù)參數(shù)還有一個(gè)目的，就是確保處于工作狀態(tài)下的輸送機(jī)的張力符合設(shè)計(jì)要求，避免設(shè)備運(yùn)行時(shí)驅(qū)動(dòng)滾筒打滑，或出現(xiàn)跑偏、振動(dòng)等故障?？赡芨淖冚斔蜋C(jī)動(dòng)態(tài)特性的邊界條件來(lái)自方方面面，而且大多數(shù)條件并非通過(guò)人為調(diào)整就可以改變的，目前只有驅(qū)動(dòng)和張緊兩個(gè)裝置能夠通過(guò)軟起動(dòng)及張緊力的控制來(lái)對(duì)輸送機(jī)的動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行調(diào)整，因此現(xiàn)階段業(yè)界也主要以這兩個(gè)裝置為突破口來(lái)研究?jī)?yōu)化輸送機(jī)動(dòng)態(tài)特性的方法途徑。

4 合理選擇張緊裝置

在實(shí)際應(yīng)用中，首先要根據(jù)帶式輸送機(jī)的運(yùn)行情況計(jì)算出牽引力，然后基于運(yùn)行環(huán)境和設(shè)備的技術(shù)參數(shù)將合適的張緊裝置裝設(shè)在指定位置。通常針對(duì)運(yùn)距段的帶式輸送機(jī)，可應(yīng)用構(gòu)造簡(jiǎn)單、周期調(diào)整張力的固定式張緊裝置。如果是運(yùn)距長(zhǎng)的固定帶式輸送機(jī)，且對(duì)張力沒(méi)有嚴(yán)格的要求，可通過(guò)重錘式張緊裝置來(lái)調(diào)整張力。該裝置不僅張力恒定，且易于維護(hù)。而傾角大的輸送機(jī)則應(yīng)用重錘車式張緊裝置更加合理。有的輸送機(jī)運(yùn)距長(zhǎng)、運(yùn)量大，對(duì)張力的要求較嚴(yán)格，可應(yīng)用自動(dòng)張緊裝置調(diào)節(jié)張緊力。自動(dòng)張緊裝置造價(jià)高，構(gòu)造也相當(dāng)復(fù)雜，但它能以運(yùn)行環(huán)境為參考自動(dòng)調(diào)節(jié)張緊力，降低輸送帶強(qiáng)度等級(jí)，從這個(gè)角度來(lái)分析反而有利于控制投資比例。如果輸送機(jī)為可伸縮帶式輸送機(jī)，最佳張緊裝置應(yīng)該是絞車式自動(dòng)張緊裝置。合理選擇張緊裝置是提高帶式輸送機(jī)運(yùn)行效率的一個(gè)關(guān)鍵性因素，另外還要考慮張緊裝置的安裝位置和安裝空間，以確保帶式輸送機(jī)達(dá)到最佳運(yùn)行狀態(tài)。

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