带式输送机传动装置设计（精选9篇）
一、摩擦传动理论
带式输送机所需的牵引力是通过驱动装置中的驱动滚筒与输送带间的摩擦作用而传递的，因而称为摩擦传动，为确保作用力的传递和牵引构件不在驱动轮上打滑，必须满足下列条件：
(1)牵引构件具有足够的张力;
(2)牵引带与驱动滚筒的接触表面有一定的粗糙度;
(3)牵引带在驱动轮上有足够大的围包角。
图l—22为一台带式输送机的简图。当驱动滚筒按顺时针方向转动时，通过它与输送带间的摩擦力驱动输送带沿箭头方向运动。
在输送带不工作时，带子上各点张力是相等的。当输送带运动时，各点张力就不等了。其大小取决于张紧力P0、运输机的生产率、输送带的速度、宽度、输送机长度、倾角、托辊结构性能等等。故输送带的张力由l点到4点逐渐增加，而在绕经驱动滚筒的主动段，由4点到l点张力逐渐减小。必须使输送带在驱动滚筒上的趋入点张力Sn大于奔离点张力S1，方能克服运行阻力，使输送带运动。此两点张力之差，即为驱动滚筒传递给输送带的牵引力W0。在数值上它等于输送带沿驱动滚筒围包弧上摩擦力的总和，即
W0=Sn-S1 (1—1)
趋入点张力Sn随输送带上负载的增加而增大，当负载过大时，致使(Sn-S1)之差值大于摩擦力，此时输送带在驱动滚筒上打滑而不能正常工作。该现象在选煤厂中可经常遇到。
Sn与S1应保持何种关系方能防止打滑，保证输送带正常工作，这是将要研究的问题。
在讨论前，先作如下假设：
(1)假设输送带是理想的挠性体，可以任意弯曲，不受弯曲应力影响;
(2)假设绕经驱动滚筒上的输送带的重力和所受的离心力忽略不计(因与输送带上张力和摩擦力相比数值很小)。
如图l—22b所示，在驱动滚筒上取一单元长为dl的输送带，对应的中心角即围包角为dα。当滚筒回转时，作用在这小段输送带两端张力分别为S及S+dS。在极限状态下，即摩擦力达到最大静摩擦力时，dS应为正压力dN与摩擦系数μ的乘积，即
dS=μdN
dN为滚筒给输送带以上的作用力总和。
列出该单元长度输送带受力平衡方程式为
由于dα很小，故sin(dα/2)≈(dα/2)，cos(dα/2)≈1，上述方程组可简化为
略去二次微量：dSdα，解上述方程组得.
通过在这段单元长度上输送带的受力分析，可以得到，当摩擦力达到最大极限值时，欲保持输送带不打滑，各参数间的关系应满足dS/S=μdα。以定积分方法解之，即可得出输送带在整个驱动滚筒围包弧上，在不打滑的极限平衡状态下，趋入点的Sn与奔离点的Sk之间的关系
解上式，得
式中 e——自然对数的底，e=2.718;
μ——驱动滚筒与输送带之间的摩擦系数;
——输送带在驱动滚筒上趋入点的最大张力;
S1一一输送带在驱动滚筒奔离点的张力;
α——输送带在驱动滚筒上的围包角，弧度。
上式)即挠性体摩擦驱动的欧拉公式。根据欧拉公式可以绘出在驱动滚筒围包弧上输送带张力变化的曲线，见图l—23中的bca'。
从上述分析可知，欧拉公式只是表达了趋入点张力为最大极限值时的平衡状态。
第二章 带式输送机摩擦传动理论
一、摩擦传动理论
带式输送机所需的牵引力是通过驱动装置中的驱动滚筒与输送带间的摩擦作用而传递的，因而称为摩擦传动。为确保作用力的传递和牵引构件不在驱动轮上打滑，必须满足下列条件：
(1)牵引构件具有足够的张力;
(2)牵引带与驱动滚筒的接触表面有一定的粗糙度;
(3)牵引带在驱动轮上有足够大的围包角。
图l—22为一台带式输送机的简图。当驱动滚筒按顺时针方向转动时，通过它与输送带间的摩擦力驱动输送带沿箭头方向运动。
在输送带不工作时，带子上各点张力是相等的。当输送带运动时，各点张力就不等了。其大小取决于张紧力P0、运输机的生产率、输送带的速度、宽度、输送机长度、倾角、托辊结构性能等等。故输送带的张力由l点到4点逐渐增加，而在绕经驱动滚筒的主动段，由4点到l点张力逐渐减小。必须使输送带在驱动滚筒上的趋入点张力Sn大于奔离点张力S1，方能克服运行阻力，使输送带运动。此两点张力之差，即为驱动滚筒传递给输送带的牵引力W0。在数值上它等于输送带沿驱动滚筒围包弧上摩擦力的总和，即
W0=Sn-S1 (1—1)
趋入点张力Sn随输送带上负载的增加而增大，当负载过大时，致使(Sn-S1)之差值大于摩擦力，此时输送带在驱动滚筒上打滑而不能正常工作。该现象在选煤厂中可经常遇到。
Sn与S1应保持何种关系方能防止打滑，保证输送带正常工作，这是将要研究的问题。
在讨论前，先作如下假设：
(1)假设输送带是理想的挠性体，可以任意弯曲，不受弯曲应力影响;
(2)假设绕经驱动滚筒上的输送带的重力和所受的离心力忽略不计(因与输送带上张力和摩擦力相比数值很小)。
如图l—22b所示，在驱动滚筒上取一单元长为dl的输送带，对应的中心角即围包角为dα。当滚筒回转时，作用在这小段输送带两端张力分别为S及S+dS。在极限状态下，即摩擦力达到最大静摩擦力时，dS应为正压力dN与摩擦系数μ的乘积，即
dS=μdN
dN为滚筒给输送带以上的作用力总和。
列出该单元长度输送带受力平衡方程式为
由于dα很小，故sin(dα/2)≈(dα/2)，cos(dα/2)≈1，上述方程组可简化为
略去二次微量：dSdα，解上述方程组得.
通过在这段单元长度上输送带的受力分析，可以得到，当摩擦力达到最大极限值时，欲保持输送带不打滑，各参数间的关系应满足dS/S=μdα，
以定积分方法解之，即可得出输送带在整个驱动滚筒围包弧上，在不打滑的极限平衡状态下，趋入点的Sn与奔离点的Sk之间的关系
解上式，得
式中 e——自然对数的底，e=2.718;
μ——驱动滚筒与输送带之间的摩擦系数;
——输送带在驱动滚筒上趋入点的最大张力;
S1一一输送带在驱动滚筒奔离点的张力;
α——输送带在驱动滚筒上的围包角，弧度。
上式)即挠性体摩擦驱动的欧拉公式。根据欧拉公式可以绘出在驱动滚筒围包弧上输送带张力变化的曲线，见图l—23中的bca'。
从上述分析可知，欧拉公式只是表达了趋入点张力为最大极限值时的平衡状态。
而实际生产中载荷往往是不均衡的;而且，在欧拉公式讨论中，将输送带看作是不变形的挠性体，实际上输送带(如橡胶带)是一个弹性体，在张力作用下，要产生弹性伸长，其伸长量与张力值大小成正比。因此，输送带沿驱动滚筒圆周上的分布规律见图1—23中bca曲线变化(而不是bca’)。在BC弧内，输送带张力按欧拉公式之规律变化;到c点后，张力达到Sn值，在CA弧内，Sn值保持不变。也就是说为了防止输送带在驱动滚筒上打滑，应使趋入点的实际张力Sn小于极限状态下的最大张力值，即
既然输送带是弹性体，那么，在受力后就要产生弹性伸长变形。这是弹性体与刚性体最本质的区别。受力愈大，变形也愈大，而输送带张力是由趋入点向奔离点逐渐减小，即在趋入点输送带被拉长的部分，在向奔离点运动过程中，随着张力的减小而逐渐收缩，从而使输送带与滚筒问产生相对滑动，这种滑动称为弹性滑动或弹性蠕动(它与打滑现象不同)。显然，弹性滑动只发生于输送带在驱动滚筒围包弧上有张力变化的一段弧内。产生弹性滑动的这一段围包弧，称为滑动弧，即图l-23中的BC弧，滑动弧所对应的中心角称为滑动角，即λ角;不产生弹性滑动的围包弧，称为静止弧(图中的CA弧)，静止弧所对应的中心角，称为静止角，即图中γ角。滑动弧两端的张力差，即为驱动滚筒传递给输送带的牵引力。由此可见，只有存在滑动弧，驱动滚筒才能通过摩擦将牵引力传递给输送带;在静止弧内不传递牵引力，但它保证驱动装置具有一定的备用牵引力。
当输送机上负载增加时，趋入点张力Sn增大，滑动弧及对应的滑动角也相应均要增大，而静止弧及静止角则随之减小。图1—23中的C点向A点靠拢，当趋入点张力Sn增大至极限值Snmax时，则整个围包弧BA弧都变成了滑动弧，即C点与A点重合，整个围包角都变成了滑动角(λ=α，γ=0)。这时驱动滚筒上传送的牵引力达到最大值的极限摩擦力：
(1—4)
若输送机上的负荷再增加，即，这时.输送带将在驱动滚筒上打滑，输送机则不能正常工作。
二、提高牵引力的途径
根据库擦传动的理论及式(1—4)均可以看出，提高带式输送机的牵引力可以采用以下三种方法：
(1)增加奔离点的张力S1，以提高牵引力。具体的措施是通过张紧输送机的拉紧装置来实现。随着S1的增大，输送带上的最大张力也相应增大，就要求提高输送带的强度，这种做法是不经济的，在技术上也不合理。
(2)改善驱动滚筒表面的状况，以得到较大的摩擦系数μ，由表1—29可知，胶面滚筒的摩擦系数比光面滚筒大，环境干燥时比潮湿时大，所以，可以采用包胶、铸塑，或者采用在胶面上压制花纹的方法来提高摩擦系数。
(3)采用增加输送带在驱动滚筒上的围包角来提高牵引力。其具体措施是增设改向滚筒(即增面轮)可使包角由180°增至210°-240°必要时采用双滚筒驱动。
三、刚性联系双滚筒驱动牵引力及其分配比朗确定
刚性联系双滚筒和单滚筒相比，增加一个主动滚筒：当两个滚筒的直径相等时其角度是相同的(图1—24)。从图l—24中可以看出，输送带由滚筒②的C点到滚筒①
的B点时，这两点之间除了一小段(BC段)胶带的臼重外，张力没有任何变化，故B点可看作C点的继续。因而刚性联系的双滚筒与单滚筒实质上是相同的，因为滑动弧随着张力增大而增大这一规律对它同样适用的。
S1及μ值在一定的情况下，而且μl=μ2，只有当滚筒②传递的牵引力达到极限值时，滚筒①才开始传递牵引力。设λ1、λ2、γ1、γ2、α1、α2分别为第①及第②滚筒的滑动角，静止角及围包角、则在λ2=α2，λ1=0的情况下，静止弧仅存在于滚筒①上。当λ2=α2时，λ1=α1-γ1时，输送带在两个主动滚筒上张力变化曲线如图1—24所示。
滚筒②可能传递的最大牵引力为
滚筒①可能传递的最大牵引力为
式中 S’——两滚筒间输送带上的张力。
驱动装置可能传递总的最大牵引力为
式中 α——总围包角
两滚筒可能传递的最大牵引力之比为
在一般情况下：因而
(1-5)
显然，当第①滚筒上传递的牵引力未达到极限时，即时，则两驱动滚筒传递的牵引力之比为
由上式可知，当总的牵引力W0和张力S1一定时，若μ值增加，则第⑧个驱动滚筒传递的牵引力WII增大，而WI减小。反之，若μ值减小时，则WI增大(因W0=WI+WII为一定值)。
由此可以看出：刚性联系的双滚筒驱动装置，其滚筒牵引力的分配比值随摩擦系数的变化而改变。但由式(1-5)可知，驱动滚筒①可能传递的最大牵引力等于滚筒⑨的倍这一比值是不变的。
1设计要求
数据:F=2.7KN,V=1.4m/s,D=390mm.工作条件:带式输送机连接单向运转,载荷变化不大,空载启动,传送带误差±5%,室内工作,有粉尘,使用年限10年,工作时间为2班制(每班8小时计算),大修期为3年,在中小型机械厂中可小批生产量。
2传动系统方案的拟定
2.1电动机选择。电动机的类型和结构型式:按工作要求和工作条件,选用Y(IP44)系列三相异步电动机为卧式封闭结构,运输机的输出功率:
今确定联轴器效率,共1个。滚动轴承效率(一对),共2对。闭式齿轮传动效率(共有2个),代入得,所需电动机功率为Pd=4.5KW。因载荷比较平稳,电动机额定功率Ped略大于Pd即可,因此电动机的额定功率可以选为Ped=11k W。
2.2传动系统的运动与动力参数的计算
电动机轴:P=5.5kw,T=54.71N·m,N=960r/min
1轴:P=5.28kw,T=54.71N·m,N=320r/min,i=3
2轴:P=5.07kw,T=556.53N·m,N=87r/min,i=3.7
3传动零件的设计计算
检验带速v,v=5.02m/s>5m/s。确定带的基准长度,根据公式:0.7(D1+D2)<a<2(D1+D2),初定中心距500mm。
3.2齿轮传动的主要参数和几何参数计算。选择齿轮的材料为:小齿轮选用40Cr调质,硬度为280HBS;大齿轮选用45钢调质,硬度为240HBS,选7级精度,要求齿面粗糙度Ra 1.6~6.3um。
由于该减速器为闭式齿轮传动,而且两齿轮均为齿面硬度HBS小于等于350的软齿面,齿面点蚀是主要的失效形式。应按齿面接触疲劳强度进行设计计算,确定齿轮的主要参数和尺寸,然后再按弯曲强度校核齿根的弯曲强度。
按齿面接触疲劳强度设计:确定有关参数与系数:
b.选取区域系数ZH=2.433
f.计算应力循环次数
g.取解除疲劳寿命系数KHN1=1.02,KHN2=1.06,是小概率为1%,S=1
h.根据公式计算齿面接触疲劳许用应力
计算齿轮参数:
a.计算小齿轮分度圆直径:
4结论
文章主要是通过一个具体的例子来详细说明带式输出机传动装置的设计过程,从而达到了科学高效的设计目的,提高了工作效率,减少了劳动时间。
摘要：文章基于带式输送机传动装置的设计需要,主要从其传动系统和传动零件进行深入分析研究,旨在提高传动效率和可靠性。
关键词：传动系统,传动零件,效率
参考文献
[1]濮良贵,纪名刚.机械设计[M].北京:高等教育出版社,2006.
[2]葛文杰.机械原理[M].北京:高等教育出版社,2001.
[3]何铭新,钱可强.机械制图[M].北京:高等教育出版社,2003.
[4]王昆,何小柏,汪信远.机械课程设计指导书[M].1996.
[5]陈于萍,周兆元.互换性与测量技术基础[M].机械工业出版社,2005.
【摘要】青州卷烟厂制丝车间在产烟丝物料输送方式主要采用皮带传送，由于皮带输送机状态不易监控，一旦发生堵料影响生产连续性和生产效率，因此急需研制一种带式输送机状态检测装置来实时监控皮带输送机的运行状态以保证生产连续运行。本研究通过对带式输送机的原理入手，最终研制出带式输送机状态检测装置，实现了对生产线皮带输送机的状态检测，具有较高推广价值。
【关键词】带式输送机
带式输送机是一种摩擦驱动以连续方式运输物料的机械。主要由机架、输送带、托辊、滚筒、张紧装置、传动装置等组成。如果在输送时出现皮带跑偏、打滑等现象，现有监控设备不具备即时报警及整线控制功能，皮带不动，物料不会被移走，造成前工序严重堵料。
一、问题来源
制丝车间在产烟丝进出料物料输送方式主要采用皮带传送，物料输送到缓存柜内再通过同步带输送到振槽上，供下道工序生产使用。生产中缓存柜到下工序的输送过程中，存在皮带跑偏、打滑等现象且无法彻底解决，常导致严重堵料。对2015年1月至5月预混柜堵料及疏通时间进行了统计，预混柜皮带机输送共发生9次堵料，每次堵料疏通时间长达50分钟以上，累计延误生产近5个小时。制丝车间大多数缓存柜的进出料皮带等都存在类似的问题，因此研制一种对输送带运转状态检测的装置迫在眉睫。
二、确定课题
（一）确认目标
为解决皮带因堵料或故障停止运行难以及时排除的问题，我们提出研制带式输送机状态监测装置。
（二）目标可行性分析
皮带输送装置由主动轮与从动轮向两侧张紧，传动方式是由主动轮提供动力，带动从动轮旋转，此输送带距离长，并且为异形带，因此难以张紧，在皮带发生跑偏，堵料等故障时，难以张紧的皮带与主动轮之间摩擦力不足，主动轮旋转时皮带会出现打滑现象，除主动轮之外其他部件停止运行，如果加装检测装置，对除主动轮之外的部分运行状态进行检测，就能够准确检测皮带运行状态。
三、制定并优选方案
（一）检测控制方案
通过对皮带运行状态进行分析，制定了检测皮带运行控制流程：
（二）检测装置方案
从动轮旋转状态检测方案：在从动轮上安装一半圆柱形被检测装置，在旋转时半圆弧一面通过传感器检测其旋转脉冲信号。传感器则采用电感式传感器，其抗干扰能力强，工作可靠并且其灵敏度高，能检测出0.01微米的位移变化。控制系统我们则采用PLC+编程元件，控制程序可变维护方便。报警器则采用光闪报警器。
四、方案实施
（一）对策实施一：设计与从动轮直径相同的圆柱型铁柱，将其切割成半圆柱形，在中部设计两个直径5.5mm孔位两个，并在从动轮相应位置打孔固定。（二）对策实施二：选用倍加福公司的NBB8-18GM60-A2-V1型号的电感式传感器，根据被检测物位置选择安装的位置。（三）对策实施三：编写PLC程序，设定200ms为固定脉冲，采样数可调，。程序设定为：规定时间内脉冲数<50%，则程序判定为皮带发生打滑，上游设备停止供料，计数脉冲数正常后，设备恢复正常运行。
五、效果检验
我们在无料情况下模拟皮带异常情况，试验上游设备运行情况，检测设备每次都能控制上游设备停机并发出报警，检测准确率达到100%，且物料堆积过多造成的堵料现象消除。在装置安装之后我们统计后续三个月的堵料疏通情况，共发生5次堵料，检测设备均能及时报警并停机，测准确率达到100%大大提高了生产作业效率！
六、总结
加装皮带运行状态检测装置后，皮带异常致堵料疏通时间直接由50min以上降低到了5min左右，每年节省生产时间940min左右，避免了大量物料断流、加工精度下降等问题，极大的提高了生产效率和生产连续性。目前，已经将控制程序改动部分上传固化QZZS/ZS1/CPU416-3/FC237中，将程序改动对各班组技术人员在工控机上演示学习。由于车间生产线各工段大量使用带式输送机，本装置的研制及采用具有极大的推广应用价值。
参考文献
[1]赵军.带式输送机变频自动张紧装置及其应用.机械工程与自动化， 2015：06.
[2]王雪池.带式输送机跑偏的原因与解析.中国新技术新产品， 2015：23.
作者简介
赵中民（1982--），本科，山东青州，主要从事烟草设备与计算机应用的研究。
淄矿集团先河机电有限责任公司
陈锋
摘要：应用关键点简化计算方法快速准确地设计计算了彭庄煤矿东翼采区强力带式输送机，给出了设计条件，计算方法及结果，应用的新技术。
关键词：关键点简化计算方法；强力带式输送机；设计；应用
1前言
鲁能集团彭庄煤矿为年产量为600万吨的高产高效矿井，东翼采区强力带式输送机负责本矿首采区原煤输送任务，也成为今后该矿的主运输设备，其能否平安、可靠地运行，将对生产产生直接影响，因此本带式输送机的设计方案在满足运输参数要求的同时，要求其有较高的运行可靠性。还要突出了经济合理的原那么。对于重要的部件如驱动装置、托辊、滚筒、电控系统都采用了国内外先进的技术或产品，并且具有较高的性能价格比。同时尽量考虑有较高的互换性，以便于使用时维护。
2原始设计参数
输送物料：原煤
块度：0~350mm
松散密度：0.9t/m3
运量：1000t/h
机长：1401m
带速：3.15m/s
倾角：12º~17º
提升高度：371m(上运)
环境温度：10℃~40℃
工作制度：每年工作300d，每天三班〔两班生产，一班检修〕，每班工作8小时。
供电电压：10000V
带式输送机胶带缠绕示意图如图1所示
图1
胶带缠绕示意图
Fig.1
3.设计计算过程及设备选型
利用关键点张力简化计算方法在大型带式输送机的设计过程抓住设计过程中影响整机运行可靠性的关键因素，忽略次要因素。整合整机所有关键点进行逐一计算。
3.1带宽
按输送量计算
B==1015mm
式中
K装料断面系数，K=
409
Csp倾斜系数，Csp=0.85
r输送物料的堆积容重，r=0.9
按标准初选带宽为B=1.2m
按输送物料的块度验算
B≥2Xmax+0.2=2×0.35+0.2=0.9m
因此，选用标准系列带宽B=1.2m
3.2输送带
预选钢丝绳芯输送带规格为ST4000
每平方米输送带质量q0=45kg/m2
3.3托辊
选用托辊直径为159mm,轴承为4G306；承载分支三托辊组Gtz=31.6,ltz=1.2m回空分支平形托辊Gtk=26.6,ltk=3m承载、回空托辊组转动局部单位长度的质量qt=+=35.2kg/m
3.4输送物料单位长度的质量
q==88.2kg/m
3.5驱动圆周力计算
整机满载时驱动圆周力
F=CNfLg[qt+(2q0+q)cosß]+gqH
=1.06×0.024×1401×9.8[35.2+(2×54+88.2)cos15.36º]+9.8×88.2×371
=399054N
f模拟摩擦系数
f＝0.024
C
N附加阻力系数C
N＝1.06
ß平均倾角ß=15.36º
3.6轴功率计算
P=10-3FV=10-3×399054×3.15=1257KW
3.7电动机功率确定
Pd==1765KW
驱动装置传动效率取0.88
电压降系数取0.98
多机功率不平衡系数取0.95
Kd功率备用系数取1.15
整机采用头部双滚筒四电机驱动方式,功率配比为1:1,选用四台防爆电动机,每台电机功率为450KW型号为YB560S2-4
4输送带张力计算
为保证输送机正常运行，输送机最小张力应满足下面两个条件
a、传动滚筒能传递足够的圆周力，保证输送带不打滑。
b、输送带任两边托辊间的下垂度不得大于许用的垂度值
〔一般不超过2％〕。
4.1按传动条件
传动滚筒均采用包胶滚筒,并使用FI=FII==199527N
a:对传动滚筒II
S3min≥CFImax=0.667×1.2×199527=159701N
b:对传动滚筒I
S2min≥CFIImax=0.667×1.2×199527=159701N
Fmax=KaF
Ka动载荷系数取1.2
C传动系数
C=1/〔eμθ－1〕
μ摩擦系数取0.25
θ传动滚筒围包角取210°
S3min≥S2min-FII=159701-199527=-39826N
所以，按传动条件应满足S3min≥159701N
4.2按垂度条件
a.对承载分支
S5min≥(q+
q0)gltzcosβ
=×(88.2+
54)
×9.8×1.2×cos15.36º=10078N
b.对回空分支
S4min≥q0gltkcosβ
=×54×9.8×3×cos15.36º=
9568N
所以按垂度条件应满足S4min=
S5min≥10078N
回空分支区段上各项阻力总和F3=FH3+Fst3其它阻力可忽略不计
FH3=Lgμ1〔qtK＋q0cosβ〕
=1401×9.8×0.025×(8.86+54×
cos15.36º)
=20914N
μ1回空段摩擦阻力系数取0.025
qtk回空段每米下托辊质量取8.86
Fst3=gq0H=9.8×54×(-371)=-190323N
F3=FH3+Fst=-169409N
S3min=S4min-F3=10078+169409=179487N
比拟上述计算结果:最小张力应由垂度条件确定,故取S3=179487N
4.3输送带张力的计算
Smax=S1=S3+F=179487+399054=578541N
S4=10078N
4.4输送带强度校核
[m]=m0=7.2
m0胶带根本平安系数取3.0
Cw附加弯曲伸长折算系数取1.8
0输送带接头效率取0.9
Ka动载荷系数取1.2
m==8.3
B输送带带宽取1200
St输送带抗拉强度取4000
m.=8.3>[m]=7.2
因此,选用ST4000输送带满足强度要求。
5拉紧力和拉紧行程确实定
从原理上整机的最小张力在机尾部S4点,张紧部位应设在机尾,根据矿方现有的工况条件,采用传动滚筒后部进行张紧。
5.1拉紧力T
T=2S3=2×179487=358974N
5.2拉紧行程
l≥L(ε＋εt)＋Ln
=1401(0.01+0.001)+2
=17.41m
ε输送带许用伸长率ε＝0.01
εt托辊组间的输送带重量率取0.001
Ln输送带接头所需长度取2
故张紧行程选用18m
6逆止力确实定
FBN≥1.5(Fstmax-FHmin)
FHmin=fLg[qt+(2q0+q)cosß
=0.024×1401×9.8×[35.2+(88.2+2×54)cos15.36º]
=73941N
Fstmax=qHg=88.2×371×9.8=320678N
FBN≥1.5×(320678-73941)=370106N
因整机逆止力矩较大单靠SEW进口减速机自身所带逆止器无法满足使用要求,而且每一台逆止器所提供的逆止力矩必须满足整机逆止力矩的要求,在设计中采用液压自平衡逆止装置,使整机总的逆止力矩由四台液压自平衡式逆止器共同来分担,减少了设备的基建投资。
7滚筒直径确实定
输送机滚筒直径受输送带附加弯曲应力，受压外表的面比压和覆盖胶变形量的限制，一般要求传动滚筒和改向滚筒的直径应分别符合如下规定。
7.1传动滚筒直径确实定
D≥C0d=150×0.0091=1.365m
C0确定滚筒最小直径的计算系数取150
d输送带中钢丝绳直径取0.0091m
对钢丝绳芯输送带，需校核输送带受压外表的面比压，应满足下式要求
D≥==1.59m
t钢丝绳芯输送带的钢丝绳间距0.015m
[p]输送带受压外表的许用面比压取106N/m2
所以按滚筒直径系列选用传动滚筒直径D=1.6m
其他计算从略。
8整机配置及现场使用情况介绍
整机头部双滚筒四电机驱动，采用10000V高压电动机+SEW进口减速机+液体粘性软启动调速装置+液压自平衡逆止器。整个驱动部采用的软启动可使电机空载启动，实现多机驱动功率相互平衡；实现无级调速和过载保护功能。
整机传动滚筒和局部改向滚筒均采新型强力滚筒，托辊采用自动化托辊生产线加工制作，装配精度高，旋转阻力小，使用寿命长等特点。整机以投入现场使用性能非常稳定。
结束语：
应用关键点简化计算方法，从原理上同逐点张力计算方法大同小异，只是舍去次要因素抓住主要因素，减少不必要的计算过程，提高工作效率，根据计算的结果对东翼采区强力带式输送机设计选型，经过矿方的实际运行，说明整机的设计选型合理，各项经济技术指标均研究到达国家标准要求。
参考文献：
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[2]于学谦,方佳雨.矿山运输机械[M].江苏:中国矿业大学出版社,1989
[3][美]输送设备制造商协会联合会.散状物料带式输送机[M].北京:机械工业出版社
陈锋
地址：淄博先河机电技术科
带式输送机行业市场需求旺盛分析
根据国家统计局的行业分类标准划分，带式输送机属于通用设备制造业(行业代码“34”)——物料搬运设备制造业(行业代码“343”)——连续搬运设备制造业(行业代码“3434”)。带式输送机是一种摩擦驱动以连续方式运输物料的机械，它可以将物料在一定的输送线上，从最初的供料点到最终的卸料点间形成一种物料的输送流程。目前市场需求状况如下：
一、国内市场需求总体旺盛
我国带式输送机行业起步相对国外较晚，但是在冶金、矿山、煤炭、交通、能源、建材等基础工业的带动下，我国带式输送机行业发展速度较快。近年来国产带式输送机产量逐年增长，“十一五”期间行业工业总产值平均增速为21%，2010年行业工业总产值达到286亿元。
二、国内市场需求与宏观经济发展密切相关
输送机械产品的市场需求情况与固定资产投资情况密切相关，过去十年我国GDP维持
8.4%-14.2%的高增速，全社会固定资产投资也保持了24%的惊人复合增长率。与固定资产投资增长情况相对应，2003-2005年，带式输送机械产品产量保持了30%以上的年均增长率;2006年增长率在20%左右;2007年带式输送机总产值达66.465亿元，较2006年增长23.86%。根据中国重机协会统计，2011年1-11月国内物料搬运(起重运输)机械行业工业总产值4281.45亿元，同比增长26.75%。
三、国际市场需求与日俱增
输送机械行业的高端产品长期由欧美等国家垄断。随着国际上一些发展中国家(如非洲、东南亚等)经济的不断发展，对工业投入不断增加，其对输送机械产品的需求量与日俱增。但由于技术水平落后，经济水平较低，所以目前对经济实用型的输送机械产品需求较大，促进国内输送机械产品的出口增长。根据中国重型机械工业协会统计，我国物料搬运(起重运输)设备出口保持较快增长，2005年出口额仅36亿美元，2011年1-9月出口额达77亿美元，年复合增长率达12%。
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四、市场增长的驱动因素
输送机械行业的景气度与固定资产投资高度正相关，只有固定资产投资增速持续保持较高水平，才能拉动行业需求大幅增长。“十二五”期间，我国固定资产投资增速较“十一五”期间有所放缓属大概率事件，预计固定资产投资增速将从“十一五”期间的25%下降到“十二五”期间的20%左右，从而造成输送机械行业增长速度的减缓。中国重型机械工业协会披露，在已经制定的中国重型机械“十二五”规划中，中国重型机械行业产销规模将年均增长16%，到“十二五”期末，中国重型机械行业产销规模或将增长2.1倍。
带式输送机作为一种通用机械，使用范围涵盖所有其他重型机械所适用行业。据不完全统计2010年(据行业专业杂志《起重运输机械》)传输行业市场容量近2000亿元，随着国家经济发展对大运量输送的需求增长，预计“十二五”期间行业增长率在平均每年10%-15%左右，继续保持平稳较快增长。
关键词：带式输送机,自动拉紧装置,液压系统,PLC,就地控制,远程控制
0 引言
随着生产发展的需要, 长距离、大运量、大功率带式输送机在煤炭、水泥以及电力等企业的应用越来越广泛。拉紧装置是带式输送机必不可少的部件, 必须对其进行合理的设计, 以保证带式输送机在各种工况下安全、可靠、稳定地运转。
目前, 常用的拉紧装置有重力拉紧装置、固定式拉紧装置和自动拉紧装置。重力拉紧装置利用物体重力对输送带产生拉紧力, 其最大优点是能保证输送带在各种工况下有恒定的拉紧力, 且结构简单、工作可靠、维护量小, 但占用空间较大, 且工作中拉紧力不能自动调整;固定式拉紧装置的拉紧滚筒在输送机运转过程中的位置是固定不动的, 拉紧位置的调整只能通过手动或电动方式进行, 其优点是结构简单紧凑、对污染不敏感、工作可靠, 缺点是输送机运转过程中由于输送带的弹塑性伸长引起张力降低, 可能导致输送带在传动滚筒上打滑;自动拉紧装置在输送机运转过程中既可按要求自动调节拉紧力的大小, 又能使拉紧力保持恒定, 其驱动方式有电力驱动与液压驱动, 最大的特点是拉紧力可以任意设定和调节, 缺点是结构复杂、外形尺寸大、对污染较敏感及需要辅助装置。
针对以上问题, 笔者设计开发了ZYJ型液压自动拉紧装置。该拉紧装置除了具有传统自动拉紧装置的特点外, 还具有结构紧凑、安装方便、节能、可远程控制等优点, 有效保证了带式输送机安全、稳定地工作。
1 ZYJ型液压自动拉紧装置的设计
1.1 装置总体设计
ZYJ型液压自动拉紧装置是一种利用油压作动力完成带式输送机拉紧并在工作过程中保持拉紧力恒定的自动拉紧装置, 主要由拉紧油缸、拉紧小车、液压站、伸缩绞车、钢丝绳、导绳轮、电控箱等组成, 如图1所示 (虚线框内) 。
拉紧油缸将拉紧油压转换成活塞杆的轴向移动, 从而带动拉紧小车纵向移动以改变拉紧行程, 即调整了拉紧力的大小;拉紧小车将拉紧行程的改变转换为带式输送机拉紧滚筒的移动, 从而改变输送带的张力;液压站即液压系统, 用于提供所需液压油;伸缩绞车用于扩大拉紧行程, 即当拉紧油缸的活塞缩至极限位置时, 通过绞车紧绳使活塞伸至极限位置, 达到继续利用液压力拉紧的目的;钢丝绳与导绳轮用于实现力与运动的变换和传递;电控箱是专用于拉紧系统控制的独立装置, 同时也是与整台输送机控制系统联系的电气接口装置, 前者称为子控制系统, 后者称为集控系统。
1.2 液压系统
液压系统主要由电动机、油泵、各种液压阀、压力表、压力开关、压力传感器、温度液位计、蓄能器等组成, 如图2所示。
液压系统根据输送机工况, 不断向油缸中补充液压油, 以保持拉紧力的恒定。下面从充油拉紧、拉紧力保持、卸油松绳3个阶段说明液压系统的工作原理。
1-油泵电动机;2-油泵;3-单向阀;4-精滤油器;5-安全阀;6-手动换向阀;7-节流阀;8-拉紧油缸;9-液控单向阀;10-压力表;11-电接点压力表; 12-绞车;13-蓄能器;14-压力传感器;15-开关;16-温度液位计;17-节流阀;18-液控 (电磁) 换向阀;19-溢流阀;20-拉紧小车;21-钢丝绳;22-输送带
(1) 充油拉紧阶段
若手动换向阀的阀芯处于右位, 则拉紧油缸左侧进油, 右侧回油, 此时活塞后缩, 输送带张紧。若油缸中的油压低于设定的下限值, 则油泵电动机自动通电, 液压油进入油缸左侧及蓄能器, 油缸通过钢丝绳、滑轮及拉紧小车给输送带以拉紧力。系统的最大压力值由安全阀限定, 同时液压油使液控换向阀的阀芯左移, 溢流阀关断。
(2) 拉紧力保持阶段
若油缸中的油压高于设定的上限值, 则油泵电动机自动断电。此时液控单向阀处于反向截止状态, 可防止油缸及蓄能器中液压油泄漏, 使得活塞有效地拉紧。同时, 液控换向阀控制液压油通过节流阀回流到油箱, 此时, 液控换向阀的阀芯位置如图2所示, 溢流阀接通, 避免负载波动引起超压。在拉紧力保持阶段, 由蓄能器补充油缸中的液压油。
(3) 卸油松绳阶段
手动换向阀的阀芯位于图2所示位置时, 系统处于卸油松绳阶段。此时油泵电动机自动通电, 油缸右侧进油, 同时, 液控单向阀打开, 蓄能器及油缸左侧的液压油流回至油箱。
可见, 液压系统中蓄能器的作用是在系统正常运行时补充液压油, 降低油泵电动机的开机频率, 延长了电动机的寿命;检修时, 打开蓄能器下方的开关, 可实现卸压松绳。
液压系统中压力传感器的作用是采集油缸中的油压值并将其送入A/D模块进行数据转换及处理, 电控箱根据该油压值决定油泵电动机的开停;油压上、下限值由电接点压力表设定, 根据这2个值的大小控制油泵电动机的开停。压力表的作用是实时显示油压值。
1.3 伸缩绞车
伸缩绞车可将活塞的较小行程转换为拉紧小车的较大行程 (即拉紧行程) , 适用于拉紧行程大于10 m的带式输送机。
1.4 电控箱
电控箱以西门子S7-200 系列PLC为控制核心, 外配继电器、各种开关、按钮和传感器等组成液压自动拉紧装置的控制系统。
电控箱不仅要完成拉紧系统的自动控制, 还要与带式输送机的集控系统通信, 从而实现整个系统的集散控制。输送机集控系统与电控箱的接口信号连接如图3所示。
1.4.1 接口信号特性
(1) 接口信号均为继电器无源接点;
(2) 输送机集控系统提供给电控箱1组长时驱动信号, 即启动/停车信号, 其闭合时系统启动, 断开时系统停车;
(3) 电控箱提供给输送带集控系统3组长时驱动信号, 一组为拉紧正常信号, 其闭合时表明拉紧力正常, 断开时表明拉紧力不正常;另一组为拉紧系统的故障信号, 其闭合时为故障, 断开时为无故障, 该故障信号具有记忆功能, 因此, 待故障排除后, 必须就地解除记忆, 方可重新启动;第三组为电控箱准备就绪接点, 即备妥信号, 当电控箱具备集控条件 (例如在工作与无故障状态) 时, 该接点闭合, 否则断开。
1.4.2 电控箱工作原理
在正常运行状态下, 不管是远控 (远程控制, 通过输送机集控系统指令完成操作) 还是近控 (就地控制, 通过电控箱上的相关按钮完成操作) , 对液压系统的控制实际上是对拉紧油泵的开停控制和拉紧油压的监测, 其工作流程如图4所示。
在工作状态下, 当电控箱接收到输送机集控系统发来的停止指令或电控箱上的手动停止指令时, 拉紧油泵电动机立即断电, 自动拉紧装置停止工作。
为了方便对拉紧系统的调整, 电控箱设有调试运行状态, 在该状态下可对相关机电部件和压力传感器标定调整, 且只能采用近控手动操作方式。
电控箱PLC端子接线如图5所示。
2 ZYJ型液压自动拉紧装置的特点
(1) 拉紧力可根据应用场合的需要设定, 使设备处于最佳的工作状态;
(2) 确定拉紧力后, 拉紧装置可保持拉紧力恒定;
(3) 油泵电动机可实现空载启动, 且设置了蓄能器, 在正常运行状态下由蓄能器补偿油压, 实现自动拉紧装置的节能运行;
(4) 可与带式输送机的集控系统通信, 实现整个系统的集散控制;
(5) 响应速度快、动态性能好, 能及时补偿输送带或钢丝绳的弹塑性变形;
(6) 结构紧凑, 安装布置方便。
3 结语
ZYJ型液压自动拉紧装置已在煤炭、水泥、电力等行业的带式输送机上得到应用。应用结果证明, 该装置工作可靠、调试设定简单快捷、通用性强、现场维护量小, 是一种简单实用的自动拉紧装置。
参考文献
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1. 低比压履带式推土机结构
低比压履带式推土机,一般是以基本型推土机为基础,通过增加履带板宽度和履带长度,加大履带接地面积,降低接地比压。由于低比压履带式推土机履带板宽度大于普通型履带板,从而大大增加了推土机转向阻力矩。增大履带板宽度和履带长度后,不仅增大推土机的自身质量,而且需将推土机终传动驱动链轮外移,这就使终传动装置的受力状况进一步变差。
2. 两种终传动装置结构对比
(1)基本型推土机终传动装置
基本型履带式推土机终传动主要由支撑座1、托座2、外轴承3、固定器4、链齿轮毂5、链齿6、大齿圈7、大齿圈轮毂8、内轴承9、半轴10、后桥机体1 1组成,如图1所示。
半轴10的左端穿过终传动壳体后压装在后桥机体11的孔中,通过过盈配合和螺母固定在机体上。支撑座1利用半轴10右端的锥面、半圆键和螺母固定在半轴10的右端。行走架通过支撑座1支撑在半轴10上,托座2与支撑座1的配合面滑动配合,使行走架可以摆动。支撑座1通过螺栓与固定器4连接,固定器4内设有外轴承3。大齿圈7通过螺栓固定于大齿圈轮毂8上,大齿圈轮毂8通过内轴承9和外轴承3支承在后桥机体11和固定器4外轴承3上,从而支撑在支撑座1上。链齿6通过螺栓固定在链齿轮毂5上,链齿轮毂5通过锥花键压装在大齿圈轮毂8上。
1.支撑座2.托座3.外轴承4.固定器5.链齿轮毂6.链齿7.大齿圈8.大齿圈轮毂9.内轴承10.半轴11.后桥机体
(2)低比压推土机终传动装置
低比压履带式推土机加长了终传动半轴,增加了半轴载荷,使半轴的变形增大,为了弥补半轴刚度不足,可采用2种方案:一是增大半轴直径和选择重型轴承,但是这种方法造成终传动装置部件体积和重量加大,严重影响整机牵引性能。二是对终传动装置结构进行优化设计,增加辅助支撑。经过比较我们决定采用第二种方案。
采用第二种方案的低比压履带式推土机终传动装置主要由支撑座1、托座2、外轴承3、固定器4、链齿5、链齿轮毂6、大齿圈7、大齿圈轮毂8、半轴9、内轴承10、后桥机体11、滑动轴承12、延伸套13、终传动壳体14等组成,如图2所示。
低比压推土机终传动装置与基本型推土机终传动装置的结构基本相同,不同点主要是低比压推土机终传动装置壳体外侧增加了延伸套13,并且在延伸套13内装有滑动轴承12作为大齿圈轮毂8的辅助支撑。延伸套13通过螺栓固定于终传动装置壳体14上,从而与机架固定为一体。采取这种优化结构,主要是考虑半轴9和大齿圈轮毂8加长后,会增加半轴弯矩。当推土机进行作业时,半轴9承受载荷后会发生弯曲变形,大齿圈轮毂8随之偏移,这时延伸套13及其滑动轴承起到辅助支撑作用,使一部分载荷传递到机架上,从而提高了终大齿圈7、内10轴承、外轴承3、半轴9等关键零件的可靠性。安装了滑动轴承的延伸套13结构如图3所示。
3. 半轴受力分析及强度校核
为了保证低比压推土机终传动装置工作的可靠,需对半轴进行受力分析和强度校核。校核时应先根据终传动装置受力分析,找出受力最大部位,再设定作业工况,才能进行强度校核。
(1)受力分析
推土机终传动承受2方面的力,一是推土机的驱动力,二是承受的推土机重力。
发动机输出的动力通过减速器传递至后桥直至终传动装置。该动力经过2级齿轮减速增加扭矩后,通过大齿圈轮毂传递至驱动链轮,驱动履带式推土机克服推土铲阻力行驶。
该推土机为半刚性悬挂底盘,推土机行走架通过支撑座和八字梁与半轴铰接。半轴中部与后桥箱固定连接,外侧与行走架铰接。半轴组装后属于悬臂结构,主要承受水平方向的工作阻力和垂直方向推土机重力。另外,大齿圈轮毂的外端通过外轴承支撑在半轴外端,半轴承受传动系统一定的径向力。由此可见,履带式推土机的半轴属于重要支撑件,应对半轴悬臂的根部进行强度校核。
(2)设定作业工况
推土机半轴承受的与推土机作业工况有关,推土机作业时通常有直线推土和满载转向2种工况,前者推土机两侧终传动装置各传递发动机一半动力;后者推土机承受履带板传递的转向阻力和推土阻力,发动机全部动力均由一侧终传动系统进行传递,反映了终传动装置所承受的极限载荷。终传动半轴强度校核应进行这2种工况载荷计算。
(3)强度校核
该推土机半轴材质为经过调质处理42GrMo钢,危险截面处位于半轴压入车体固定端。
我们将2种机型推土机在直线推土和满载时转向承受的阻力为计算依据,对半轴强度进行校核,其结果入附表所示。
从以上计算结果表明,2种工况下半轴的安全系数都比较高,因此该结构设计安全可靠。从计算结果数值对比中可以看出,基本型终传动半轴较低比压型终传动半轴的应力大。其主要原因是低比压终传动装置优化设计时,在中间部位的延伸套上增加了滑动轴承。该轴承起了较大的支撑作用,将大齿圈轮毂上传动系统的一部分力传递至到了机体上,使半轴对终传动装置的支撑作用降低。由此可见,由于设置了延伸套和滑动铀承,半轴加长后,整体应力及变形没有增加,反而降低。
1.支撑座2.托座3.外轴承4.固定器5.链齿6.链齿轮毂7.大齿圈8.大齿圈轮毂9.半轴10.内轴承11.后桥机体12.滑动轴承13.延伸套14.终传动壳体
4. 结论
低比压履带式推土机终传动装置增加了半轴和大齿圈轮毂等零件的轴向长度,实现了履带中心距增大的要求。这虽然可造成半轴和大齿圈轮毂受力状况增大,导致半轴刚度不足和同轴度变化幅度增大,并可使内、外轴承的损坏几率增大,终传动部件可靠性大幅度下降,但是在大齿圈轮毂外侧增设延伸套和滑动轴承作为大齿圈轮毂的辅助支撑,有效地解决了刚性不足问题。
张紧装置的作用有以下几方面。
(1) 保证头部驱动滚筒与尾部改向滚筒之间有足够的张力;
(2) 保证在上部卸料漏斗卸料时, 物料冲击在缓冲托辊上皮带时, 皮带可以有相对的弹性伸缩, 防止由于物料冲击使皮带负载过重打滑;
(3) 保证在皮带更换时, 可以从张紧装置处迅速准确的更换皮带。
目前国内外常用的张紧装置主要有:绞车张紧装置, 重锤张紧装置, 螺旋张紧装置, 液压张紧装置。
(1) 绞车张紧装置有自动式和固定式两种。自动式是由压力传感器皮带机工况自行控制张紧力, 但压力传感器需要与缓冲托辊配合, 由于物料每次冲击力度不一, 自动绞车张紧装置在判断时, 会对单一物料、单一批次进行多工况的误动作现象, 频繁拉紧、松弛皮带, 直接影响皮带机的寿命。固定式缺点不言而喻就是不能调节张紧力, 致使皮带会出现打滑, 跑偏等严重后果。但绞车张紧装置有着造价低, 易制造、易维修等优点。
(2) 重锤张紧装置一般为重载小车张紧和重锤小车张紧。重载小车张紧装置是将配重放置于带式输送机的张紧滑车上, 将小车放置于有一定坡度的地方, 从而使重物张紧车下滑对输送机产生张紧力。重锤张紧装置借助钢丝绳悬挂起来的配重为输送机的张紧小车产生张紧力。重载车式张紧装置和重锤式张紧装置, 由于配重的重力恒定不变, 为皮带提供了一个恒定的张紧力, 安全可靠性比较高。缺点是由于配重是死的张紧力不可调节。
(3) 螺旋张紧装置是通过旋转改向滚筒支座下螺杆, 使得其与固定在地面的支板螺母上紧或放松, 从而达到张紧目的。其适用于造价低且短距离输送机上。
(4) 液压张紧装置是通过电液转换系统, 由液压缸为带式输送机提供张紧力, 其需要电控及液压两方面, 对已知工况进行明确的调节, 可以说是十分安全可靠。但其主要应用于矿山机械运输方面, 在港口运输中由于每次抓斗的抓取量不恒定, 对于物料的冲击力无法给予一个明确的值, 工况复杂, 所以并不适用。
下面就该厂设计的一张紧装置提出一些设想。
图1为该厂设计的重锤式小车张紧装置图。图中已标明各零件名称。
此配重装置适用于高空或者传统皮带机, 工作原理是靠配重本身的自重来张紧钢丝绳, 从而拉动小滑车, 进而张紧皮带。
该装置优点如图1所示, 有以下几方面。
(1) 配重箱体内有三个空腔, 方便在现场调试时调节皮带机的张紧力;
(2) 此配重安装形式可以埋于地下, 且安装方便;
(3) 张紧小车安装于轨道上, 内部设有反压轮, 防止小车翘起或者跑偏;
(4) 更换皮带时, 将钢丝绳从小车拉耳上卸下即可更换皮带。
该装置结合了前两者的优点, 造价低, 易安装, 可自动或手动调节张紧力, 且不占空间。
综上所述, 采用机械式张紧装置在港口装卸作业中是性价比较高, 制造简单, 易操作, 维护简单, 适用于中长距离的带式输送机, 我们会在今后的实际应用中对此装置进行改进, 使其更轻便、简单、可靠。
参考文献
[1]徐万鑫, 丛铭辉.斗轮堆取料机带式输送机液压张紧装置的正确选择及应用[J].起重运输机械, 2014 (5) :17-19.
[2]王立民.带式输送机张紧装置的应用[J].中国科技博览, 2011 (8) :283-284.
带式输送机是煤矿井下重要的运输设备, 其安全性能和安全运行对于保障煤矿生产的顺利进行起着至关重要的作用。张紧装置是带式输送机不可缺少的重要组成部分, 其性能好坏直接影响着带式输送机的整机性能。目前, 我国煤矿中大多数带式输送机张紧装置仍采用老式绞车张紧方式, 依靠人工实现对输送带的张紧, 无法实现输送带的张力恒定和自动调节, 且不能对输送带进行有效的保护。铁煤集团从2007年开始应用新型的液压自动张紧装置, 可以根据输送机的张力需要任意调节拉紧力, 实现了启动张紧力比正常运行张紧力大的要求, 现场效果较好。
1 带式输送机张紧装置概况
1.1 张紧装置在带式输送机中的作用
(1) 保证输送带在驱动滚筒上具有足够的张力, 以使输送带和驱动滚筒之间产生必需的摩擦力, 防止输送带打滑;
(2) 保证输送带各点的张力不低于最小值, 防止输送带悬垂度过大而引起撒料和增加运行阻力;
(3) 补偿输送带的塑性伸长和工作中的弹性伸长产生的长度变化;
(4) 为输送带接头及处理输送机故障需要松带时提供必要的行程。
1.2 带式输送机张紧装置的发展阶段
目前, 国内煤矿用带式输送机张紧装置共经历了3个发展阶段:
第一阶段:机械张紧阶段。这一阶段主要有固定式绞车张紧和重锤式张紧2种张紧方式。固定式绞车张紧仅能实现张紧功能, 若输送带由于某种原因伸长导致张紧力减小时, 只能进行人工张紧, 无法实现输送带的张力恒定;重锤式张紧装置通过滑轮组和重锤块实现张紧, 当输送带伸长时能自动补偿其伸长, 结构简单, 工作可靠, 但受滑轮摩擦阻力和重锤惯性力的限制, 响应速度慢, 输送带张力明显不恒定, 失重现象严重, 另外, 为了保证重锤式张紧装置的正常工作, 井下需要打一个很大的硐室, 既不经济, 也不方便安装及维护。
第二阶段:自动张紧阶段。这一阶段的典型产品是液压绞车张紧装置, 其技术特征表现为只能实现在匀速阶段的自动张紧, 保持输送带在该阶段的张力恒定, 而在启动与制动不稳定运行工况下, 由于其惯性大, 响应慢, 无法实现张力恒定, 作用与固定式绞车紧张装置相同;其结构特征表现为带闸, 绞车张紧时松闸, 停止时紧闸, 绞车运转的时间很短。为了保证液压绞车张紧的响应速度, 液压泵站不能停机, 液压马达始终处于待命状态, 消耗能量较大, 加快设备磨损, 故障率高。
第三阶段:动态自动张紧阶段。这一阶段的主要产品是液压缸式自动张紧装置, 其技术特征为动态响应快, 能在启动、制动阶段和稳定运行阶段等状态下起作用, 保持输送带张紧力的恒定。液压缸式张紧装置是根据带式输送机的特性设计的, 可根据输送机的张力需要任意调节拉紧力, 一旦调定后, 系统即可按预定程序工作。带式输送机在启动时, 其胶带会在驱动滚筒奔离点处产生松弛现象, 液压缸张紧装置可以及时补偿胶带的伸长量, 对于减少胶带动张力、减少冲击、保证输送机正常启动及平稳运行起到关键作用, 不仅可以保护胶带接头, 避免胶带受冲击而断带, 而且可以大大延长胶带的使用寿命。另外, 由于液压泵与蓄能器同时工作, 需要大量供油时主要靠蓄能器, 能够随时改善带式输送机工作时输送带的动态受力效果, 因此, 响应快、功耗低, 布置空间相对较小, 优势较明显, 目前已被广泛采用。
2 液压自动张紧装置的工作原理
液压自动张紧装置是根据带式输送机在启动阶段和正常稳定运行阶段对输送带张力的要求, 确定合理的张力控制模型, 用机、电、液一体化技术实现其自动控制, 其工作原理如图1所示。
带式输送机在启动阶段通过电动机带动定量泵向张紧油缸前腔充液, 使油缸活塞杆产生张紧力, 张紧力大小通过溢流阀3控制其上限 (可预先设定) 。带式输送机在正常运行时, 油泵电动机处于停止状态, 此时靠蓄能器保持输送带正常运行的稳定张紧力。当由于某种原因造成系统压力超出压力设定值范围时, 由压力继电器YJ1、YJ2判断压力的上、下限, 从而控制张紧力变化的上、下限。当张紧力超过上限时自动停止油泵电动机, 低于下限时自动启动油泵电动机, 从而将张紧力控制在设定的范围内。
1-粗过滤器;2-油泵;3-溢流阀;4-精过滤器;5-换向阀;6-单向阀; 7-压力表;8-油缸;9-动滑轮;10-张紧小车;11-蓄能器;12-电磁阀;13-溢流阀;14-油箱;15-固定绳座;16-改向滑轮;17-慢速绞车;18-逆止阀;YJ1、YJ2、YJ3-压力继电器
3 结语
铁煤集团目前正在使用的带式输送机液压自动张紧装置运行一年多以来, 性能稳定, 可根据输送机的张力需要任意调节拉紧力。该装置通过机、电、液一体化技术实现带式输送机在启动、制动和稳定运行阶段的张力恒定, 不仅减小了机械冲击, 保护了输送带接头, 避免了输送带受冲击而断带, 而且大大延长了输送带的使用寿命;在输送机主参数一定的情况下, 采用液压自动张紧装置, 胶带强度等级小, 输送机的装机功率小, 从而减少了设备的初期投资, 大大节约了电能和运行成本, 具有明显的经济效益。
摘要：文章介绍了带式输送机张紧装置的发展阶段, 简要分析了每个阶段中典型的张紧装置的结构特点及优缺点, 并结合铁煤集团带式输送机张紧装置的应用情况, 介绍了液压自动张紧装置的工作原理。实际应用结果表明, 该液压自动张紧装置可根据带式输送机的张力需要任意调节拉紧力, 实现张紧力恒定, 性能稳定可靠, 有效保护了输送机, 且节约了大量的电能。
关键词：带式输送机,张紧装置,液压自动张紧
参考文献
[1]侯友夫.带式输送机动态特性及控制策略研究[D].徐州:中国矿业大学, 2001.
