膠帶輸送機拉緊裝置的種類和選型

武月平

0 引言

膠帶輸送機是以膠帶兼作牽引機構和承載機構的一種連續動作式運輸設備，在煤礦生產中以輸送矸石、煤炭為主，具有運輸能力大、運輸阻力小、耗電量低、運行平穩等優點，在煤礦地面和井下運輸中得到廣泛應用。但隨著采煤綜合機械化程度的不斷提高，工作面推進速度的不斷加快，一些大功率、大運量、高帶速、智能化可伸縮膠帶輸送機得到越來越廣泛的應用，其工作原理是膠帶繞經主動滾筒和機尾換向滾筒形成一個無極的環形帶，上下兩股膠帶都支撐在托輥上。為了保證帶式輸送機正常平穩啟動和運行，拉緊裝置給膠帶一個正常運轉所需的張緊力，第一保證膠帶和傳動滾筒有一個足夠的摩擦力，以滿足歐拉公式T1=T2eμφ[1]，使膠帶不致打滑；第二保證膠帶在托輥間的下垂度不可太大，應滿足承載段和回空段的最小張力。為了保證膠帶輸送機正常平穩啟動和運行，輸送帶在啟（制）動和運行過程中都必須保持一定的張力。

1 膠帶輸送機運行過程中對拉力的幾個要求

在膠帶輸送機啟（制）動和正常運行的過程中，輸送帶張力會發生明顯變化，有以下幾個要求。

1.1 下垂度要求

為了滿足膠帶輸送機傳動條件和最大下垂度條件，帶式輸送機啟動時輸送帶張力都比較大，約為穩定運行時輸送帶張力的1.3～1.5 倍。

1.2 穩定性要求

輸送機穩定運行后，輸送帶的張緊力較啟動時會明顯變小并漸漸趨于穩定。

1.3 張力變化要求

膠帶輸送機輸送量發生變化時，輸送帶的張力會發生明顯變化。空載運行時輸送帶張力較小，重載運行時輸送帶張力變大[2]。

帶式輸送機運行過程中，張力變小，下垂度增大。張緊裝置由框架、滑輪組和張緊絞車等組成，張緊絞車為蝸桿蝸輪傳動和開式齒輪傳動的慢速絞車。蝸桿蝸輪的設計具備反行程自鎖的特點；同時在蝸桿的一端有一摩擦阻尼裝置，其產生的摩擦力矩可以通過壓蓋上的調節螺絲調節，以使張緊絞車停車時不致反轉，保證了鋼繩的張力。

張緊卷筒的一側裝有離合裝置，收膠帶時須打開離合器使卷筒軸脫離。為使卷筒不致自由轉動而發生亂繩，卷筒的同一側還裝有3 塊剎車帶，使卷筒在放繩時產生制動。

2 對拉緊裝置的要求

根據輸送帶張力變化的特點，對帶式輸送機拉緊裝置提出以下兩個基本要求。

2.1 拉緊裝置能夠自行調節

隨著輸送帶張力的變化，拉緊裝置必須能夠自行調節輸送帶張緊的張緊力，并隨著膠帶張力的變化增大或減小。

2.2 提高摩擦牽引力的方法

拉緊裝置必須能夠符合輸送帶張力變化速度的要求，而且速度越快越好，以保證膠帶輸送機的平穩運行，同時必須考慮輸送機啟動和制動時的瞬時拉緊力。如只按正常運動的拉緊力選取，則容易出現輸送帶打滑現象[3]。這就要求提高摩擦牽引力，防止打滑現象的發生。

提高摩擦牽引力的方法：首先改變膠帶張力，膠帶張力的增加導致膠帶和滾筒相遇點的張力提高，但采用這種方法提高牽引力只能在小范圍內進行；其次增大膠帶與滾筒之間的摩擦系數，傳動滾筒采用膠面滾筒或增大圍包角，均可大幅度提高摩擦牽引力。

3 拉緊裝置的一般形式

3.1 自動拉緊裝置

目前常用的自動拉緊裝置是自控液壓拉緊裝置，見圖1。

圖1 液壓自動張緊裝置

自動拉緊裝置的工作原理：輸送帶的張力變化時，油缸內的油壓會增大或減小，傳感器發出信號，液壓系統作出回應，活塞桿伸出，輸送帶張力減小；輸送帶的張力減小到設定值時，油缸內油壓減小，傳感機構發出信號，液壓系統作出相應回應，泵站自動向油缸前腔補充油液，活塞桿縮回，張緊輸送帶。

自動液壓張緊裝置響應速度快，輸送帶張力波動小，啟動平穩可靠，是國內目前較好的一種拉緊裝置。

3.2 固定式拉緊方式

固定式拉緊方式有螺旋拉緊裝置和絞車拉緊裝置，見圖2、圖3。

圖2 螺旋張緊裝置

圖3 絞車張緊裝置

螺旋拉緊裝置的拉緊行程較短，可滿足長度100 m 以內的小型帶式輸送機張緊，通過螺旋絲杠拉動張緊滾筒將輸送帶拉緊。

絞車拉緊裝置的拉緊行程長，適于長距離和小傾角膠帶輸送機使用。固定式拉緊裝置結構簡單、緊湊，適用場地較小的地方。但其缺點是拉緊位置恒定不變，不能隨著輸送帶張力的變化而自動調整其張緊力。特別是輸送機在正常運行的過程中，輸送帶會發生塑性變形出現張力變小，使輸送帶下垂度增加，傳動滾筒會打滑，輸送機運行阻力會增加，維修人員只能根據經驗作出判斷并及時調整拉緊裝置，避免出現輸送帶松弛拍帶、傳動滾筒打滑等現象。

3.3 可移動拉緊裝置

常見的有重錘懸掛（見圖4）、重錘小車（見第48 頁圖5）和重載小車（見第48 頁圖6）拉緊裝置。

圖4 重錘懸掛張緊裝置

圖5 重錘小車張緊裝置

圖6 重載小車張緊裝置

重錘懸掛拉緊依靠重錘的重量、通過兩個導向滾筒實現張緊，以增大或減小重錘的重量達到調節輸送帶張力的目的。

重錘小車張緊為了滿足張緊行程，一般都配置拉緊絞車。

重載小車拉緊裝置一般安裝在傾角較大的皮帶機上，皮帶機下端有較大坡度，利用重載小車重力的垂直分力實現皮帶張緊，通過加大或減小重量實現皮帶張力的變化。

重錘移動式拉緊裝置的優點是能夠滿足皮帶下垂度和摩擦力的要求，能減少皮帶在運行中出現的拉緊力不夠或打滑、導致皮帶燒壞情況的發生；但其缺點是拉緊力不能隨時調節，無法實現自動化，不能滿足一些大型皮帶機的要求。

4 幾種張緊裝置的區別

固定拉緊裝置由于拉緊距離受到限制，無法實現張緊力的變化，張緊開始時張緊力偏大；皮帶運行一段時間后，又會發生塑性變形、皮帶拉長，張緊力變小。在運行一段時間后，維修人員應根據經驗調整其張緊力，但不能過緊，以免出現皮帶過張緊現象的發生。

移動拉緊裝置能夠保證皮帶的拉緊力一定，不需要維修人員經常調整其張緊力。雖然移動拉緊裝置對皮帶的拉緊也有過緊情況，但還是優于固定拉緊裝置。但移動拉緊裝置比固定拉緊的結構復雜。

通過兩種張緊裝置的比較，尤其是固定式張緊方式無法實現皮帶的張力變化，對帶式輸送機正常平穩啟動和安全運行都會產生不利影響。然而自控液壓張緊裝置能克服以上兩種張緊裝置的不足，能夠實現皮帶機的自動張緊，因此自控液壓張緊裝置是目前大功率、大運量、長距離和智能化輸送機運行中的一種性能先進、使用較廣的張緊裝置，越來越得到廣泛使用。

5 結語

在皮帶輸送機設計中選擇合理的張緊裝置，可以滿足摩擦力和下垂度的要求，是實現皮帶平穩運輸的重要條件。皮帶的張緊是設計的一個難點。在帶式輸送機設計中，合理地選擇拉緊裝置的布置位置是保證帶式輸送機正常運轉、啟動和制動時輸送帶在傳動滾筒上不打滑的必要條件，因此需要考慮拉緊裝置張緊力的作用區域，設計時根據頭部、尾部空間位置的限制確定皮帶張緊裝置的位置；經過計算，確定張緊行程和配置相應的負荷傳感器及拉力指示器。

[1]張國柱.礦山運輸機械[M].北京：煤炭工業出版社，1992.

[2]陳維健，齊秀麗.礦井運輸及提升設備[M].徐州：中國礦業大學出版社，1987.

[3]運輸機械選用設計手冊編委會.運輸機械選用設計手冊 [M].北京：化學工業出版社，1999.