張亮亮，王 堅

（1.烏審旗蒙大礦業(yè)有限責(zé)任公司，內(nèi)蒙古 烏審旗 017307；2.華電重工股份有限公司，北京 100044）

0 引言

帶式輸送機是非常重要的物料連續(xù)搬運裝備，在許多行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用，具有適應(yīng)復(fù)雜輸送線路、無污染、運營維護成本及能耗低等特點。目前，長距離、高帶速、高效率、智能化及綠色環(huán)保成為帶式輸送機的主要發(fā)展方向之一，已形成物料搬運系統(tǒng)的“高速公路”。而張緊裝置作為帶式輸送機正常運行不可或缺的重要組成部分，也經(jīng)歷了不斷的技術(shù)更新，即從傳統(tǒng)的純機械張緊（如螺旋張緊）到張緊力半自動可調(diào)（如絞車張緊），再到張緊力完全自動可調(diào)裝備的出現(xiàn)（自動張緊）3個階段。

1 帶式輸送機張緊裝置的作用

輸送帶是黏彈性體，在帶式輸送機的正常運行過程中會產(chǎn)生蠕變現(xiàn)象，使其變長而松弛；在啟動、制動過程中會產(chǎn)生附加動張力，使輸送帶產(chǎn)生彈性伸長，從而使輸送機打滑而不能正常工作。張緊裝置作為帶式輸送機正常運行不可或缺的重要組成部分，其主要作用可以歸納為以下幾點：①確保輸送帶在傳動滾筒奔離點具有足夠的張力，防止打滑現(xiàn)象的產(chǎn)生；②確保輸送帶圓周上的各點具有足夠的張力以滿足兩托輥之間懸垂度的限制條件；③張緊裝置應(yīng)能補償輸送機啟、制動等非穩(wěn)定工況下動張力引起的輸送帶彈性伸長；④補償輸送帶的永久性伸長和彈性伸長；⑤為輸送帶接頭提供必要的行程。

2 帶式輸送機張緊裝置的發(fā)展階段

張緊裝置對帶式輸送機的穩(wěn)定、可靠運行有很大的影響，國內(nèi)外許多企業(yè)和科研人員都對其進行了深入的研究，歸納其發(fā)展階段如下：

2.1 固定式張緊階段

該階段的主要產(chǎn)品有固定式螺旋張緊與絞車張緊。固定式張緊裝置是指在輸送機的正常運轉(zhuǎn)過程中張緊滾筒位置保持不變的一種張緊裝置，當(dāng)張緊行程和張緊力發(fā)生變化時，需手動重新調(diào)整其張緊力和位置。

在螺旋張緊系統(tǒng)中，張緊滾筒即尾部改向滾筒的軸承座安裝在可移動的支撐架上，旋轉(zhuǎn)螺桿可使張緊滾筒往復(fù)移動，以完成對輸送帶的張緊與放松。其結(jié)構(gòu)簡單、成本低，但由于張緊行程過小，只適用于短距離（小于80m）輸送機。當(dāng)輸送機運行一段時間后，輸送帶因塑性變形而伸長，此時需手動旋轉(zhuǎn)螺桿以防止張緊力減小引起傳動滾筒打滑。圖1為螺旋張緊裝置。

圖1 螺旋張緊裝置

固定式絞車張緊裝置可分為手動和電動兩種，利用蝸輪蝸桿減速器帶動卷筒來纏繞鋼繩，使張緊小車移動，從而張緊輸送帶。其占用空間較小，能產(chǎn)生較大的拉緊力，在中距離帶式輸送機中應(yīng)用廣泛。但是不能在輸送機處于運行狀態(tài)時對張緊力進行調(diào)節(jié)，缺乏安全保護裝置，易發(fā)生事故。圖2為固定式絞車張緊裝置。

2.2 張緊力半自動可調(diào)階段

該階段的典型產(chǎn)品為絞車自動張緊裝置和重錘式張緊裝置，其主要技術(shù)特征是能夠?qū)崿F(xiàn)輸送機在穩(wěn)定運行階段的張緊位置可調(diào)。

重錘式張緊裝置是一種結(jié)構(gòu)最簡單、成本較低且應(yīng)用范圍最廣泛的張緊裝置。盡管在輸送機啟動和停機時對張緊裝置產(chǎn)生慣性力，但它能始終保持張緊力不變，并且能自動吸收和補償輸送帶的彈性伸長和永久性伸長。重錘式張緊裝置的結(jié)構(gòu)形式有單重錘式、雙重錘式和重錘車式，其結(jié)構(gòu)形式如圖3所示。單、雙重錘式張緊是利用重錘自重來張緊輸送帶，為了安放懸掛重錘需專門建立酮室或重錘塔架，以保證足夠的張緊與安裝行程。重錘車式張緊是把張緊小車水平或傾斜布置，通過鋼絲繩牽引張緊小車從而張緊輸送帶。重錘式張緊裝置的特點是張緊力保持不變，張緊位移可變，安全可靠性較高；但是同時也存在較多問題，由于重錘的張緊力是恒定不變的，這就會導(dǎo)致輸送帶的張緊力是按輸送機啟動、制動和正常運行時所需的最大張緊力進行設(shè)計的，在某種程度上會使輸送帶始終處于高張力的工作狀態(tài)，直接影響了輸送帶的使用壽命。另外該張緊裝置占用空間大且笨重，當(dāng)輸送帶損壞需要維修或重新接頭放松輸送帶時比較費時費力。

圖2 固定式絞車張緊裝置

圖3 重錘式張緊裝置

2.3 動態(tài)自動張緊階段

根據(jù)長距離帶式輸送機對動態(tài)特性的要求，該階段所研制的張緊裝置具有張緊力實時可測可調(diào)的功能，同時根據(jù)張力的變化能自動補償輸送帶伸長量，且能夠滿足帶式輸送機在不同運行工況下對張緊力的自動調(diào)節(jié)。

與固定式和重錘式張緊裝置相比，最大的不同點是它具有傳感元件、電氣控制系統(tǒng)及綜合保護裝置等。根據(jù)控制張緊力執(zhí)行元件的不同，自動式張緊裝置可分為電動絞車式張緊裝置（見圖4）、液壓油缸式張緊裝置（見圖5）和液壓絞車式張緊裝置。

根據(jù)控制輸送帶張力變化規(guī)律的不同，自動式張緊裝置可分為穩(wěn)定式、隨動式和兼有穩(wěn)定和隨動特征的綜合式3種。穩(wěn)定式自動張緊裝置在輸送機啟動過程中能自動使傳動滾筒的奔離點張力為正常運行時的1.3倍～1.5倍，啟動完成后自動調(diào)節(jié)張緊力為正常運行時的張緊力，且使傳動滾筒奔離點張力在一定誤差范圍內(nèi)保持恒定，不跟隨輸送機負(fù)載及黏著條件等其他參數(shù)的變化而變化；隨動式自動張緊裝置能使傳動滾筒趨入點與奔離點輸送帶張力的比值保持恒定；綜合式自動張緊裝置的特征是輸送機在啟動過程中其作用方式是隨動的，而在正常運行過程中其作用方式是穩(wěn)定的。

圖4 電動絞車自動張緊裝置

圖5 液壓油缸式自動張緊裝置

3 張緊裝置的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀

國外研究帶式輸送機自動張緊裝置的國家主要有俄羅斯、日本、法國和澳大利亞等。山東兗礦集團曾引進法國A 型液壓自動張緊裝置，采用液壓系統(tǒng)，通過執(zhí)行元件油缸內(nèi)活塞的往復(fù)運動來承受輸送機運行所產(chǎn)生的塑性伸長和過渡工況下彈性伸長的變化。該張緊裝置在運行中液壓系統(tǒng)經(jīng)常發(fā)生壓力失調(diào)和調(diào)定壓力突然下降，低于穩(wěn)壓保護開關(guān)，迫使輸送機停止運轉(zhuǎn)，對生產(chǎn)造成了影響。澳大利亞ACE 輸送機公司研發(fā)的APW 張緊裝置通過控制濕式盤形離合器和防反轉(zhuǎn)濕式制動閘來調(diào)節(jié)輸送帶的張緊力，即通過激勵離合器張緊輸送帶，通過激勵制動閘釋放輸送帶，我國的神華集團、同煤集團和寶鋼等大型煤炭、鋼鐵生產(chǎn)企業(yè)較多地使用這種張緊裝置，該張緊系統(tǒng)具有較好的動態(tài)性能，且響應(yīng)速度快、適應(yīng)性強、安全可靠、保護功能完善、體積小。

我國對帶式輸送機液壓自動張緊裝置的研究起步較晚，隨著帶式輸送機技術(shù)與市場需求的不斷發(fā)展，推動了我國自動張緊技術(shù)的深入發(fā)展。對帶式輸送機液壓自動張緊技術(shù)進行研究的高校與科研機構(gòu)有中國礦業(yè)大學(xué)、太原理工大學(xué)、山東科技大學(xué)及煤炭科學(xué)研究總院上海分院等，并且取得了明顯的研究成果，開發(fā)出了一系列相關(guān)產(chǎn)品，如DYL 型液壓油缸自動張緊裝置、YZL型液壓絞車自動張緊裝置等。另外，近些年也有很多企業(yè)（如北京奧特曼技術(shù)有限公司、徐州西子電氣等）進行了液壓自動張緊裝置的研究與制造，產(chǎn)品也在國內(nèi)得到了較廣泛的應(yīng)用。國內(nèi)在帶式輸送機張緊系統(tǒng)理論方面的研究尚不成熟，與國外相比，國內(nèi)產(chǎn)品響應(yīng)速度慢、張緊力調(diào)節(jié)不夠準(zhǔn)確、振動嚴(yán)重、安全性與可靠性較低。

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［2］ 宗勇，宗敏.法國A 型膠帶輸送機液壓張緊裝置分析［J］.煤炭科學(xué)技術(shù)，1997（3）：28－30.

［3］ 宋偉剛.通用帶式輸送機設(shè)計［M］.北京：機械工業(yè)出版社，2006.

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