淺析帶式輸送機(jī)自動(dòng)拉緊裝置

王興雷 高 勇

（北方重工集團(tuán)有限公司輸送設(shè)備分公司，遼寧 沈陽 110027）

1 概述

現(xiàn)有的拉緊裝置按其調(diào)整張力的方式不同,可分為固定式和自動(dòng)拉緊裝置兩種。它們之間主要區(qū)別是:在輸送機(jī)運(yùn)行過程中,后者能使輸送機(jī)始終處于正常的工作狀態(tài),而前者則不能保持恒定的拉緊力。在長矩離、大運(yùn)量帶式輸送機(jī)中使用自動(dòng)拉緊裝置,可降低輸送帶在輸送機(jī)起動(dòng)和停止過程中的沖擊力,從而可提高輸送機(jī)輸送帶和相關(guān)部件的使用壽命。但筆者發(fā)現(xiàn),目前在帶式輸送機(jī)自動(dòng)拉緊裝置的選型中存在一些問題有待探討,本文就針對這些問題,提出以下一些建議,供大家參考。

2 輸送帶的受力狀況

2.1 受力分析

假設(shè)帶式輸送機(jī)承受的載荷不變,在輸送機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過程中,按驅(qū)動(dòng)滾筒奔入點(diǎn)處輸送帶張力Fumax的變化情況,我們可將其分為加速起動(dòng)、正常運(yùn)轉(zhuǎn)和減速停止3個(gè)階段。

式中：m-輸送機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)部分的總質(zhì)量;

a-起動(dòng)、停止時(shí)輸送機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)部分的加、減速度。

如驅(qū)動(dòng)滾筒奔入點(diǎn)輸送帶的所需張力為Fumax，則傳運(yùn)滾筒和輸送帶之間不打滑的條件為:

式中：F2 min-傳動(dòng)滾筒繞出點(diǎn)的輸送帶最小張力;

Fumax-滿載起動(dòng)和制動(dòng)時(shí)最大圓周驅(qū)動(dòng)力;

μ-傳動(dòng)滾筒與輸送帶間的摩擦系數(shù);

ψ-傳動(dòng)滾筒的圍包角。

2.2 影響輸送帶張力的主要因素

通常情況下,當(dāng)帶式輸送機(jī)安裝完畢后,公式（4）中的eμψ-1項(xiàng)值已確定。在一定范圍內(nèi)Fumax的值僅隨F2 min值的變化而變化,而輸送帶的最小拉緊力F2 min僅受拉緊裝置拉緊力的影響。在實(shí)際應(yīng)用中,因輸送帶是一個(gè)彈性體,在張力的作用下會(huì)產(chǎn)生彈性伸長。對一已安裝使用的皮帶,我們可得出如下簡化的輸送帶的長度公式:

式中：L-輸送帶的總長度;

k-輸送帶的彈性系數(shù)。

安裝完畢后,輸送帶是一環(huán)形封閉體。如輸送帶兩端固定的位置不變,則輸送帶張力變大引起輸送帶長度增長的同時(shí),其張力將有所下降。反之,當(dāng)張力變小引起輸送帶長度變短時(shí),輸送帶的張力將增大,因此,可以得出,影響環(huán)形封閉式輸送機(jī)輸送帶張力的主要因素:一是拉緊裝置的預(yù)拉力,另一個(gè)是輸送機(jī)工作過程中輸送帶長度的變化。

圖1 輸送帶纏繞示圖

3 自動(dòng)拉緊裝置

采用液壓缸或液壓馬達(dá)作為張緊執(zhí)行元件,可利用PLC和比例技術(shù)對膠帶張緊力進(jìn)行控制,該系統(tǒng)可以滿足起動(dòng)張緊力為正常運(yùn)行張緊力的1.4～1.5倍。具體過程如下:采用數(shù)字輸入方式進(jìn)行張緊力的精確設(shè)置及調(diào)節(jié),初始設(shè)置后系統(tǒng)即可按照程序、根據(jù)輸送機(jī)運(yùn)行狀態(tài)自動(dòng)工作。當(dāng)輸送帶因受力變化長度增長、其張力小于設(shè)置張力時(shí),系統(tǒng)的液壓缸收縮或液壓馬達(dá)動(dòng)作,帶動(dòng)儲(chǔ)帶裝置中的跑車裝置向機(jī)尾方向移動(dòng),使輸送帶張緊,直至達(dá)到系統(tǒng)設(shè)定的張力為止。相反,當(dāng)輸送帶因受力變化長度變短,其張力大于設(shè)置張力時(shí),系統(tǒng)的液壓缸伸長或液壓馬達(dá)動(dòng)作,則儲(chǔ)帶裝置中的跑車裝置向機(jī)頭方向移動(dòng),使輸送帶放松,直至達(dá)到系統(tǒng)設(shè)定的張力為止。正常使用中的輸送帶纏繞情況見圖1所示。

選型、計(jì)算應(yīng)遵循以下3個(gè)原則:

(1)張緊力滿足使用要求

通常可按公式[4]算出自動(dòng)拉緊裝置在帶式輸送機(jī)正常工作時(shí)所需的拉緊力,而在實(shí)際選型中,拉緊裝置的額定拉緊力Fe可按下式確定:

(2)滿足輸送機(jī)起動(dòng)、停止的加速度

拉緊裝置主要是在帶式輸送機(jī)的起動(dòng)、停止過程中起作用,其起動(dòng)和停止是一相反的過程,在此僅對其起動(dòng)過程進(jìn)行分析。帶式輸送機(jī)的起動(dòng)過程主要可分為兩個(gè)階段：第一階段,輸送機(jī)滾筒開始轉(zhuǎn)動(dòng)、輸送帶拉緊至輸送帶整體開始運(yùn)轉(zhuǎn)階段;第二階段,輸送帶整體開始運(yùn)轉(zhuǎn)、加速至恒速階段。通過受力分析可知,輸送帶長度發(fā)生變化全部集中在輸送機(jī)起動(dòng)過程中的第一階段。輸送機(jī)正常起動(dòng),自動(dòng)拉緊裝置的響應(yīng)速度必須與輸送帶在起動(dòng)過程中的第一階段中的輸送帶的伸長速度相適應(yīng)。

對輸送帶伸長速度起決定性作用的兩個(gè)因素是:

1 )輸送帶在起動(dòng)過程中的總的伸長量ΔL也可按經(jīng)驗(yàn)選取:ΔL≈3‰·L

2 )輸送機(jī)起動(dòng)過程中第一階段所用的時(shí)間T

因此我們可得出自動(dòng)拉緊裝置響應(yīng)的速度V:

只有當(dāng)自動(dòng)張緊裝置的響應(yīng)速度滿足以上要求后,輸送機(jī)自動(dòng)拉緊裝置才可滿足使用要求,保證輸送機(jī)正常起動(dòng)。

(3)張緊行程滿足使用要求

自動(dòng)拉緊裝置的張緊行程L′可按式（7）再根據(jù)現(xiàn)場使用中的實(shí)際情況計(jì)算確定。通常采取的經(jīng)驗(yàn)公式為:

[1]DTII型固定式帶式輸送機(jī)設(shè)計(jì)選用手冊[M].機(jī)械工業(yè)部北京起重運(yùn)輸機(jī)械研究所，1994.

[2]DTII(A)型帶式輸送機(jī)設(shè)計(jì)手冊[M].北京，冶金工業(yè)出版社，2003.