張鵬奎

(汾西礦業(yè)集團高陽煤礦，山西 孝義 032300)

帶式輸送機啟動過程中，不同的張緊方式響應時間有所差異，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，會給帶式輸送機的正常運行帶來不利影響[1～2]。眾多的研究學者從對帶式輸送機選用的張緊方式優(yōu)缺點、設備如何選型等展開研究，并取得顯著的成果[3～5]。但是在張緊方式對帶式輸送機啟動特性影響方面的研究卻較少，不能較好的指導礦井根據(jù)帶式輸送機使用場所合理選擇張緊方式[6]。文中就對不同張緊方式對帶式輸送機影響進行分析，以期能為礦井合理選用張緊裝置提供參考。

1 帶式輸送機張緊裝置運行原理

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

現(xiàn)場應用中重錘式憑借結(jié)構(gòu)簡單應用最為廣泛，其基本工作原理是利用重錘重力來給帶式輸送機膠帶提供張力，通過重錘下沉或者上升彌補較大彈性變形。固定式通過張緊小車、鋼絲繩給帶式輸送機膠帶提供張緊力，但是只能在帶式輸送機停止運行時才可以改變張緊力，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，在使用時往往存在前期張緊力過大，而后期張緊力不足的問題；液壓式是通過鋼絲繩、張緊小車、液壓控制系統(tǒng)等根據(jù)膠帶彈性變化情況動態(tài)調(diào)整液壓油缸伸縮量，從而調(diào)整張緊裝置張緊量，確保帶式輸送機平穩(wěn)運行。

圖1 張緊裝置類型

2 張緊方式對輸送機啟動影響模擬分析

2.1 模擬模型構(gòu)建

由于采用現(xiàn)場試驗方式較為繁瑣，因此文中采用AMESim軟件模擬不同張緊方式對輸送機啟動影響。具體輸送機建模參數(shù)見表1，構(gòu)建的模擬模型見圖2。

表1 輸送機參數(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建模參數(shù)，帶式輸送機啟動按照“S”型曲線平緩啟動，從而針對不同張緊方式對啟動影響進行分析，具體分析不同張緊方式情況下膠帶內(nèi)的最大張力點變化情況、驅(qū)動滾筒加速度情況、膠帶張緊力響應情況、張緊裝置張緊力變化情況、張緊絞車及重錘位移情況等。

從模擬結(jié)果得知，在帶式輸送機第一次啟動時，膠帶承載段受到的張力峰值變化明顯；帶式輸送機第二次加速運行時，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采用的“S”型啟動方式有關(guān)，該啟動方式可以有效降低輸送機膠帶受到的張力峰值。

通過比對不同張緊方式時的輸送機及膠帶承載段的張力峰值變化情況得知，張緊裝置給輸送機膠帶理想張緊力時，輸送機膠帶在啟動過程中仍會有較大的張力峰值波動。不同的張緊方式提供的張緊力波動時會引起輸送機膠帶張力發(fā)生變化。由此可知，張緊方式穩(wěn)定性以及帶式輸送機啟動方式差異會造成帶式輸送機膠帶承載段內(nèi)的張力峰值變化。

圖3 張緊裝置在輸送機啟動時提供張緊力響應曲線

從圖3可以看出，自動液壓張緊方式響應速度最慢，在輸送機啟動時造成膠帶承載段張緊力峰值出現(xiàn)較大波動。采用固定式張緊方式時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張緊階段較大，而在帶式輸送機啟動及正常運行時，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曲線

從圖4可以看出，帶式輸送機啟動瞬間，輸送機張緊裝置由于來不及反應，從而給膠帶提供的加速度呈現(xiàn)降低趨勢。采用重錘張緊、固定張緊方式時張緊裝置對帶式輸送機啟動響應速度最快，啟動初期給膠帶較大的張緊力，造成加速度增加幅度明顯，隨著時間推進，膠帶出現(xiàn)一定彈性變形，膠帶張緊力值有所降低，導致加速度出現(xiàn)降低；采用液壓自動張緊方式時響應速度最慢，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。

在帶式輸送機啟動階段液壓自動張緊裝置由于響應時間長，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，避免啟動過程中張力過大而引起膠帶斷裂事故發(fā)生，但是膠帶在啟動時受到較小的張緊力作用，極其容易在驅(qū)動滾筒位置出現(xiàn)膠帶疊帶問題。

5 總結(jié)

采用AMESim軟件對不同張緊方式對帶式輸送機啟動影響進行模擬分析，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啟動時響應速度快，從而會造成輸送機膠帶在啟動初期承受較大的張緊力作用，且張緊力波動明顯，可能會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。

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