帶式輸送機張緊裝置布局優化

李 偉

（大同煤礦集團馬道頭煤業有限責任公司，山西大同 037000）

0 引言

帶式輸送機可實現遠距離連續運輸物料，結構簡單，維護方便。通過各類傳感器及與電控結合可實現自動化操作。帶式輸送機運行的原理是驅動部帶動圍包在驅動滾筒上的封閉成環形的皮帶運行，皮帶的驅動力需要靠滾筒與皮帶之間的摩擦力來提供。這就需要對皮帶進行張緊，張緊裝置就是提供張力的設備。張緊裝置可以保證傳動滾筒的松邊張力，避免皮帶打滑；為皮帶提供必要的張力以滿足滾筒的傳動要求及皮帶的下垂度要求；張緊裝置可補償輸送帶在啟動、制動及老化過程中的長度變化[1]。一個合理的張緊裝置的位置及張力的輸出，應該使整個皮帶全程張力適當，既能滿足皮帶正常運行需要的張力，也不會因為張力過大造成皮帶過度拉伸或滾筒超負荷運行等故障。因此張緊裝置輸出的張力及其布局的合理布置至關重要。

1 張緊裝置的種類及特點

帶式輸送機常見的拉緊裝置通常包括：張緊滾筒位置不變的固定式拉緊裝置；張力不變的恒張力拉緊裝置；張力可自動調整的自動拉緊裝置三種類型。實際應用中應根據不同的工況選擇比較合適的張緊裝置[2]。

1.1 固定式拉緊裝置

固定式拉緊裝置的拉緊滾筒的位置在完成張緊后無論皮帶機啟動及運行都不會發生變化。

1.1.1 螺旋拉緊裝置

螺旋拉緊裝置屬于比較經濟的拉緊方式，它不許要另外增加張緊滾筒，一般把機尾滾筒附帶當作張緊滾筒使用。通過螺旋拉桿帶動機尾滾筒后移達到張緊的目的。這種拉緊方式的拉緊力依靠操作人員的現場經驗判斷。完成張緊后機尾滾筒在帶式輸送機運行的過程中與機頭滾筒的空間位置保持不變，皮帶的伸長量一直存在。這種張緊方式一般應用在短距離帶式輸送機上，輸送機長度一般小于50米[3]。

1.1.2 固定式電動絞車拉緊裝置

固定式電動絞車拉緊裝置的原理是絞車通過纏繞在卷筒上的鋼絲繩拉動張緊車上的張緊滾筒來實現皮帶的張緊。結構簡單、操作方便，與螺旋螺旋拉緊裝置相比可提供較大的拉緊力及拉緊行程。

1.2 恒張力拉緊裝置

拉緊裝置提供的張緊力恒定，不會根據工況發生變化。

1.2.1 垂直式重錘拉緊裝置

垂直式重錘拉緊裝置的張緊力靠重力提供，重力來源于張緊滾筒、重錘箱及重錘等張緊部件。垂直式重錘拉緊裝置需要布置在皮帶下部空間，由于導向架的存在需要占據一定的高度空間。適用于長度大于50 m并且滿足一定下部安裝空間的帶式輸送機[4]。

1.2.2 尾部車式拉緊裝置

這種拉緊方式把尾部滾筒作為拉緊滾筒，利用安裝在尾部傾斜軌道上的重載小車進行拉緊。一般應用巷道內傾斜帶式輸送機。

1.2.3 塔架式重錘拉緊裝置

塔架式重錘拉緊裝置張緊力的來源也是依靠重力，與垂直式重錘拉緊裝置不同的是它需要在帶式輸送機旁安裝拉緊塔架，靠安裝在塔架上的重錘的重力通過滑輪機構轉化為拉緊力。這種拉近方式適用于地面長距離帶式輸送機[5]。

1.3 自動拉緊裝置

對于長距離、大功率及帶寬較大的帶式輸送機，在輸送機啟動和制動時需要有更大的張緊力，一般為正常運行的1.3～1.5倍，負載啟動或制動時需要的張緊力就更大。如果張緊力不足，這個時候皮帶容易出現打滑。自動拉緊裝置可根據不同的工況來自動調整對皮帶的拉緊力，并能適應不同張力下張緊滾筒位置的變化。

1.3.1 電動絞車自動拉緊裝置

電動絞車自動拉緊裝置比固定式電動絞車拉緊裝置多了張力傳感器和電氣系統控制。可對啟動、運行、制動等工況設定不同的拉緊力。安裝在鋼絲繩上的張力傳感器可實時監測張緊力的變化并傳遞給電控部分。通過聯動控制實現張緊力的制動調整。1.3.2液壓自動拉緊裝置

液壓自動拉緊裝置一般包括：液壓系統、油缸、張力傳感器、拉緊車、電氣系統控制系統等部分。張力傳感器可監測鋼絲繩上的實時張力并傳遞給電控系統。電氣系統控制液壓系統實現油缸的伸縮來實現張緊力的實時調整。由于張緊油缸行程限制，液壓自動拉緊裝置一般應用在張緊行程不大的場合。

1.3.3 液力絞車自動拉緊裝置

與液壓自動拉緊裝置不同的是液力力絞車自動拉緊裝置的執行機構是液力絞車。這種拉緊裝置可滿足更大的張緊行程，適用于工況比較復雜拉緊力及拉緊行程較長的大功率帶式輸送機[6]。

2 張緊裝置的布置原則

張緊裝置布置的原則是盡量靠近張力最小點。下面以兩種常見工況對張緊裝置的位置進行分析。

2.1 近水平帶式輸送機

近水平帶式輸送機一般指水平、地面起伏不大及平均傾角較小的帶式輸送機，如圖1所示，假設皮帶及采用單滾筒驅動，張緊裝置布置在驅動部。制動器安裝在傳動滾筒上。

圖1 皮帶纏繞圖

將帶式輸送機看作水平工況，不考慮傾斜阻力的影響。可得到逐點張力。

其中：FU-圓周驅動力；

FHO-上分支阻力；

FHU-下分支阻力。

S2-最小張力。

皮帶運行時要考慮傳動滾筒運行條件及皮帶下垂度的要求。所以最小張力必須滿足：

其中：μ-傳動滾筒與皮帶之間的摩擦系數，其值為0.05～0.45，可根據不同工況從表格選取；

α-傳動滾筒上皮帶包角；

qB-單位長度皮帶重量；

qG-單位長度物料重量；

ao-上分支托輥間距；

au-下分支托輥間距；

hr-相對垂度，上下分支不同。

由此可以看出，傳動滾筒奔離點S2為張力最小點，將張緊裝置布置在機頭位置能達到最好的張緊效果。如果皮帶長度較短，S2和S3可認為近似相等。一些螺旋拉緊、車式拉緊裝置可以布置在輸送機的機尾處，將機尾滾筒作為拉緊滾筒使用，這樣能節省滾筒節約皮帶[7]。

2.2 傾斜帶式輸送機

對于大傾角上運帶式輸送機，S2處張力大于S3處張力，張緊裝置布置原則與水平輸送機張緊裝置布置原則一致。盡量布置再尾部但如果輸送機上運傾角較小，S2可能小于S3，這種情況張緊裝置需要盡量緊靠傳動滾筒布置，這樣也便于集中控制。

一般情況下，張緊裝置的布置原則是滿足帶式輸送機穩定運行的輸送帶最小張力處。拉緊裝置盡量布置在輸送機的尾部是比較經濟的選擇，這個位置不需要另加張緊滾筒，大坡度上運帶式輸送機能節省重錘數量；長度較長的帶式輸送機、近水平帶式輸送機，平均傾角小于在3h的傾斜帶式輸送機，自動拉緊裝置應盡量靠近布驅動裝置布置。這個位置便于集中控制，自動拉緊裝置能快速的響應帶式輸送機的工況變化，避免帶式輸送機啟動或突然制動引起的打滑。

2.3 制動器位置對的張緊裝置的影響

張緊力的另一個重要影響因素是緊急制動。帶式輸送機時常需要制動裝置來時運動物料停止運動，制動時間越短，輸送機瞬間功率越大，需要的張緊力就越大，因此布置張緊裝置時也應該考慮制動器的布置位置，制動時帶式輸送機處于減速狀態，制動力的大小必須滿足：

其中：Fb-最小制動力；

F*-摩擦阻力和值；

m1-帶式輸送機直線移動部件的質量；

m1-帶式輸送機旋轉部件的換算線質量；

a-減加速度，根據制動時間的不同來計算。

2.3.1 頭部制動

以近水平工況帶式輸送機為例，頭部制動時根據皮帶纏繞圖可得到個點的張力：

滿足傳動滾筒運行條件及皮帶下垂度的要求的最小張緊力為：

其中：Ka-動載荷系數。

2.3.2 尾部制動

以近水平工況帶式輸送機為例，尾部制動時根據皮帶纏繞圖可得到個點的張力：

滿足傳動滾筒運行條件及皮帶下垂度的要求的最小張緊力為：

其中：Ka-動載荷系數；

由于Tbt大于Tbw所以尾部制動需要的張緊力較小。因此制動裝置布置在尾部比較合理。但是由于空間及集中控制的限制，制動器一般設置在傳動滾筒或副傳動滾筒上。因此如果張緊裝置的張緊力還需要把制動器的位置帶來的張緊力的變化考慮在內，制動時的張緊力如果大于張緊裝置的極限置，很可能就會破壞張緊裝置，發生重大事故。所以張緊裝置的布置也應考慮制動裝置的影響[8]。

3 結論

實際應用中，張緊裝置的形式及布置位置需要綜合考慮帶式輸送機的具體工況、巷道的空間限制、設備的維護難易程度、制動器的布置位置、集中控制要求等諸方面因素，本文通過帶式輸送機常見的工況對張緊裝置類型及布置位置經行論述，提出了一些優化建議，為張緊裝置的選型提供一定的參考。

［1］宋偉剛.帶式輸送機實用技術［M］.北京：冶金工業出版社，2012.

［2］史志.特大型主斜井帶式輸送機的研制［J］.煤礦機電，2011（1）：95-98.

［3］王愛兵，宋興元，侯紅偉.帶式輸送機正常停機過程的動力學行為仿真［J］.煤炭科學技術，2009（12）：60-77.

［4］張聰.淺談煤礦排矸帶式輸送機張緊裝置的改進［J］.煤，2017（08）：98-99.

［5］龐慶樓.帶式輸送機張緊裝置的比較和選擇［J］.礦山機械，2010，38（21）：74-77.

［6］滿詠梅.帶式輸送機張緊裝置的分析［J］.煤礦機械，2010，31（12）：80-82.

［7］郭耀華.帶式輸送機全自動液壓張緊裝置應用與研究［J］.煤礦機械，2014，35（05）：80-82.

［8］王曉麗，劉長偉，王迎祥.帶式輸送機輸送帶張緊力及張緊裝置［J］.煤炭技術，2008（06）：5-7.