魏來柱，莊辛喆

（青島港股份有限公司前港分公司，山東青島 266500）

0 引言

煤炭、礦石、糧食等大宗散貨的中轉(zhuǎn)運(yùn)輸過程離不開皮帶機(jī)，斗輪堆取料機(jī)上的臂架皮帶機(jī)部分也是皮帶輸送機(jī)的一種。皮帶輸送機(jī)正常啟動(dòng)和運(yùn)行，是由電機(jī)帶動(dòng)滾筒再由滾筒帶動(dòng)皮帶一起運(yùn)動(dòng)的。皮帶與滾筒之間要有足夠的摩擦力，皮帶的張緊裝置提供合適的張緊力而產(chǎn)生摩擦力。傳統(tǒng)的張緊方式有重錘式和螺桿式。重錘式張緊依靠自身的重量發(fā)揮張緊作用，使用過程中有諸多不便，重量大，重達(dá)十幾甚至二十幾噸，調(diào)節(jié)困難，特別是檢修時(shí)張緊釋放困難，要多人合力使用手拉葫蘆等起升工具，或者動(dòng)用大型吊車吊掛張緊配重的方式釋放張緊，實(shí)用性和經(jīng)濟(jì)性較差。因此，有必要性對液壓張緊裝置的可靠性進(jìn)行研究。

1 傳統(tǒng)的皮帶機(jī)張緊形式

從傳統(tǒng)皮帶輸送機(jī)到堆料機(jī)、取料機(jī)、裝船機(jī)等臂架機(jī)構(gòu)皮帶輸送機(jī)，均需要相應(yīng)合適的張緊裝置，對皮帶輸送機(jī)進(jìn)行張緊，以保證皮帶輸送機(jī)正?？煽窟\(yùn)行。

目前，常用的張緊裝置主要有配重重錘式和固定螺旋式。其中地面大型皮帶輸送機(jī)、堆料機(jī)、取料機(jī)和裝船機(jī)等的皮帶輸送機(jī)應(yīng)用重錘式張緊裝置（圖1）。距離較短、功率較小的皮帶機(jī)，例如，移動(dòng)式皮帶機(jī)、篩分機(jī)等應(yīng)用固定螺旋式張緊裝置。

圖1 大型皮帶機(jī)重錘式張緊裝置

2 斗輪堆取料機(jī)臂架皮帶機(jī)液壓張緊裝置

青島港股份有限公司前港分公司27#斗輪堆取料機(jī)2017年5 月開始設(shè)計(jì)更新，設(shè)計(jì)之初就提出臂架皮帶機(jī)使用液壓張緊裝置。經(jīng)過調(diào)查研究和現(xiàn)場使用實(shí)際，主持設(shè)計(jì)了現(xiàn)用的液壓張緊裝置的工作方式和控制程序，達(dá)到安全保護(hù)要求。2018 年12 月投入使用，是公司第一臺采用液壓張緊的皮帶機(jī)，也是第一臺采用液壓張緊的斗輪堆取料機(jī)。經(jīng)過一年多的使用和現(xiàn)場調(diào)試經(jīng)驗(yàn)積累，對該液壓張緊裝置的使用有了進(jìn)一步了解（圖2）。

圖2 27#堆取料機(jī)臂架皮帶機(jī)液壓式張緊

2.1 27#斗輪堆取料機(jī)臂架皮帶機(jī)張緊裝置工作原理

27#斗輪堆取料機(jī)臂架皮帶機(jī)張緊裝置接入堆取料機(jī)的PLC，實(shí)現(xiàn)液壓系統(tǒng)的自動(dòng)化控制。液壓張緊裝置的電磁閥線圈、壓力繼電器等電氣控制元件接入堆取料機(jī)PLC 系統(tǒng)，通過PLC 系統(tǒng)控制液壓裝置的電氣控制元件，從而控制液壓閥件的通斷，實(shí)現(xiàn)液壓張緊裝置的動(dòng)作，并與斗輪堆取料機(jī)整機(jī)實(shí)現(xiàn)控制連鎖保護(hù)，如圖3～圖5 所示。

圖3 27#堆取料機(jī)液壓站閥組

圖4 27#堆取料機(jī)液壓原理

圖5 27#堆取料機(jī)皮帶機(jī)張緊裝置油缸

2.2 27#斗輪堆取料機(jī)臂架皮帶機(jī)張緊裝置兩種狀態(tài)

2.2.1 張緊運(yùn)行狀態(tài)

操作者按下皮帶機(jī)張緊按鈕，油泵M1 開始運(yùn)轉(zhuǎn)，延時(shí)2 s后二位四通電磁換向閥S1 得電，將壓力油切向主油路。再延時(shí)0.5 s 后，三位四通電磁換向閥S2、S4 以及插裝式電磁閥S5、S7 得電，分別向油缸26A、26B 無桿腔供油。油缸推出皮帶開始張緊，無桿腔及管路壓力上升，當(dāng)壓力達(dá)到17 MPa 時(shí)，壓力繼電器H1（或H2）信號斷開，電磁閥S2、S4（H2 對應(yīng)S5、S7）失電。延時(shí)1 s，電機(jī)M1 和電磁閥S1 失電，皮帶張緊力切換到額定值保壓，皮帶機(jī)可以啟動(dòng)。在皮帶機(jī)運(yùn)行過程中，油缸無桿腔及管路失壓時(shí)，蓄能器23A（或23B）進(jìn)行壓力補(bǔ)充，當(dāng)蓄能器補(bǔ)充的壓力不足時(shí)，油缸推力低于設(shè)計(jì)推力，無桿腔及管路壓力低于10.8 MPa 時(shí)，H3（或H4）信號閉合，油泵M1 開始運(yùn)轉(zhuǎn)。延時(shí)1 s，電磁閥S1、S2（或S5）得電，開始補(bǔ)壓。直到壓力達(dá)到設(shè)定置12 MPa，H3（或H4）信號斷開，電磁閥S2（或S5）失電，延時(shí)1 s，電機(jī)M1 和電磁閥S1 失電，系統(tǒng)保壓，皮帶機(jī)持續(xù)運(yùn)行。

2.2.2 張緊松開操作

在皮帶機(jī)停機(jī)狀態(tài)下進(jìn)行操作，操作者按下臂架皮帶張緊松開按鈕，此時(shí)皮帶機(jī)不能啟動(dòng)，油泵M1 開始動(dòng)轉(zhuǎn)。延時(shí)2 s后，二位四通電磁換向閥S1 得電，將壓力油切向主油路。再延時(shí)0.5 s 后，三位四通電磁換向閥S3 和S6 得電，分別向油缸26A、26B 有桿腔供油，油缸縮回，皮帶開始松弛。皮帶松弛后，松開按鈕，油泵M1 斷電，電磁閥S1、S3、S6 失電復(fù)位，皮帶保持松弛狀態(tài)。

3 實(shí)例分析液壓張緊裝置的優(yōu)劣

3.1 實(shí)例

（1）調(diào)整油缸壓力方便快捷。為減少27#斗輪堆取料機(jī)臂架皮帶機(jī)滾筒承受的拉力，延長滾筒軸承及皮帶使用壽命。在保證安全運(yùn)行的前提下，經(jīng)綜合推算，將張緊推力降低4 t，即油缸供油壓力從12 MPa 降至9 MPa。只需調(diào)整溢流閥6B、6C，使系統(tǒng)供油壓力降至10 MPa，然后將壓力繼電器H3、H4 的信號動(dòng)作壓力調(diào)整為9 MPa，即可實(shí)現(xiàn)對液壓缸推力的調(diào)整。

（2）維修方便，釋放張緊簡單易操作。2019 年3 月24 日，對27#斗輪堆取料機(jī)臂架皮帶機(jī)改向滾筒進(jìn)行更換作業(yè)時(shí)，需釋放張緊，方可進(jìn)行維修作業(yè)。如果使用重錘式張緊形式，必須要多人合力使用手拉葫蘆等起升工具，或者使用吊車進(jìn)行吊掛完成張緊的釋放。使用液壓張緊裝置，只需按下“皮帶張緊松開”按鈕，待皮帶張緊松開時(shí)，松開按鈕即可完成張緊裝置的釋放，省時(shí)省力，高效安全。

3.2 優(yōu)勢

（1）提升設(shè)備經(jīng)濟(jì)性和可靠性。液壓張緊裝置使設(shè)備的操控更簡單、快捷，更好適應(yīng)不同工況下輸送帶對張緊力的需要，提升輸送帶使用壽命。

（2）操作方便、省時(shí)省力。液壓式張緊裝置只需1 人即可操作，方便快捷。

（3）張緊力調(diào)整方便。增減張緊力只需調(diào)整相應(yīng)的液壓閥和壓力繼電器，達(dá)到油缸壓力合適即可，通過換算即可得到預(yù)期張緊力。重錘式張緊調(diào)整，需要進(jìn)行配重的重量增減，操作不便且不容易掌握平衡。

3.3 劣勢

液壓張緊裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜，技術(shù)難度高、不易掌握，工作原理較復(fù)雜不直觀。需要具有一定經(jīng)驗(yàn)的技術(shù)人員或者經(jīng)過培訓(xùn)才能掌握其工作原理，方可進(jìn)行現(xiàn)場操作。

4 結(jié)論

以27#堆取料機(jī)臂架皮帶機(jī)液壓張緊系統(tǒng)的現(xiàn)場實(shí)際應(yīng)用為基礎(chǔ)，結(jié)合理論知識，對液壓張緊裝置的可靠性進(jìn)行研究，主要取得以下研究成果。

（1）通過現(xiàn)場實(shí)際比較得出結(jié)論，雖然液壓張緊在后期維護(hù)和消耗上，較配重式張緊以及固定螺旋式張緊要求多一些，但從改善皮帶受力、整體設(shè)備運(yùn)行的平穩(wěn)程度、有效延長皮帶使用壽命及安全等長遠(yuǎn)角度看，液壓張緊裝置性能要優(yōu)于其他兩種張緊形式，更適合于當(dāng)代社會(huì)發(fā)展需求，有利于皮帶機(jī)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，整體設(shè)備更安全可靠。

（2）通過實(shí)際分析，得出在整個(gè)皮帶機(jī)系統(tǒng)檢修中，使用液壓張緊裝置更便利，更加節(jié)省人力、物力和時(shí)間。提高維修效率，降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度和風(fēng)險(xiǎn)，提高設(shè)備完好率。