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)中使用自動拉緊裝置,可降低輸送帶在輸送機(jī)起動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)動滾筒奔入點處輸送帶張力Fumax的變化情況,我們可將其分為加速起動、正常運(yùn)轉(zhuǎn)和減速停止3個階段。

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

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

如驅(qū)動滾筒奔入點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-傳動滾筒繞出點的輸送帶最小張力;

Fumax-滿載起動和制動時最大圓周驅(qū)動力;

μ-傳動滾筒與輸送帶間的摩擦系數(shù);

ψ-傳動滾筒的圍包角。

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。在實際應(yīng)用中,因輸送帶是一個彈性體,在張力的作用下會產(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,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,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,系統(tǒng)的液壓缸收縮或液壓馬達(dá)動作,帶動儲帶裝置中的跑車裝置向機(jī)尾方向移動,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,系統(tǒng)的液壓缸伸長或液壓馬達(dá)動作,則儲帶裝置中的跑車裝置向機(jī)頭方向移動,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、計算應(yīng)遵循以下3個原則:

(1)張緊力滿足使用要求

通?？砂垂絒4]算出自動拉緊裝置在帶式輸送機(jī)正常工作時所需的拉緊力,而在實際選型中,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、停止的加速度

拉緊裝置主要是在帶式輸送機(jī)的起動、停止過程中起作用,其起動和停止是一相反的過程,在此僅對其起動過程進(jìn)行分析。帶式輸送機(jī)的起動過程主要可分為兩個階段：第一階段,輸送機(jī)滾筒開始轉(zhuǎn)動、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)起動過程中的第一階段。輸送機(jī)正常起動,自動拉緊裝置的響應(yīng)速度必須與輸送帶在起動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因素是:

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

2 )輸送機(jī)起動過程中第一階段所用的時間T

因此我們可得出自動拉緊裝置響應(yīng)的速度V:

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

(3)張緊行程滿足使用要求

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

[1]DTII型固定式帶式輸送機(jī)設(shè)計選用手冊[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)計手冊[M].北京，冶金工業(yè)出版社，2003.