李東

【摘要】膠帶輸送機(jī)，以低制造成本、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)便、安全可靠為特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于各個(gè)行業(yè)。在此通過(guò)分析研究各種帶式輸送機(jī)張緊裝置的優(yōu)缺點(diǎn)來(lái)分析張緊裝置。把重錘車式張緊和絞車張緊結(jié)合起來(lái)使用，在不提高成本的基礎(chǔ)上綜合了兩種張緊方式的優(yōu)越性。

【關(guān)健詞】膠帶輸送機(jī);張緊;優(yōu)越性

膠帶輸送機(jī)現(xiàn)場(chǎng)俗稱“皮帶”，是廠礦企業(yè)常見(jiàn)的連續(xù)運(yùn)輸設(shè)備。帶式輸送機(jī)的主要部件包括輸送帶、驅(qū)動(dòng)裝置、托輥、滾筒、機(jī)架、張緊裝置、制動(dòng)器、輔助設(shè)備以及機(jī)電保護(hù)設(shè)備等等。由于帶式輸送機(jī)是靠輸送帶與驅(qū)動(dòng)滾筒的摩擦來(lái)傳遞牽引力的，因此，在各個(gè)參數(shù)都確定的條件下，就可根據(jù)輸送帶運(yùn)行中對(duì)張力的要求來(lái)設(shè)計(jì)張緊裝置，包括其形式、安裝位置、張力調(diào)節(jié)范圍及特點(diǎn)等等。張緊裝置作為帶式輸送機(jī)必不可少的重要組成部分，它的性能好壞直接影響帶式輸送機(jī)的性能。

1.張緊裝置的作用

（1）保證輸送帶在驅(qū)動(dòng)滾筒分離點(diǎn)有適當(dāng)?shù)膹埩σ苑乐馆斔蛶Т蚧?/p>

帶式輸送機(jī)是依靠輸送帶與驅(qū)動(dòng)滾筒間的摩擦，在相遇點(diǎn)與分離點(diǎn)產(chǎn)生一個(gè)張力差作為系統(tǒng)的牽引力。因此，為使帶式輸送機(jī)能夠穩(wěn)定運(yùn)行，需要保證輸送帶在驅(qū)動(dòng)滾筒分離點(diǎn)處有足夠的張力，以使輸送帶能夠依靠與滾筒的摩擦傳遞系統(tǒng)所需的牽引力。若分離點(diǎn)處張力過(guò)小，輸送帶傳遞的摩擦牽引力不足以使帶式傳輸機(jī)運(yùn)行，輸送帶就會(huì)在滾筒上打滑。

（2）保證輸送帶周長(zhǎng)上各點(diǎn)具有必要的張力以滿足懸垂度要求

輸送帶在兩托輥間的懸垂度不應(yīng)過(guò)大，否則輸送帶回應(yīng)過(guò)分松弛喪失槽形而導(dǎo)致物料和輸送帶跑偏，引起撒料，增加運(yùn)行阻力等。因此自動(dòng)張緊裝置應(yīng)能保證輸送帶在最小張力點(diǎn)以限制輸送帶在托輥之間的懸垂度，使帶式輸送機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行。

（3）起、制動(dòng)等非穩(wěn)定工況下動(dòng)張力的調(diào)節(jié)

起動(dòng)過(guò)程中，由于帶式輸送機(jī)加速運(yùn)動(dòng)，輸送帶需傳遞的牽引力要比穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)大得多，因此需提高驅(qū)動(dòng)滾筒分離點(diǎn)張力值以產(chǎn)生更大的牽引力。而制動(dòng)過(guò)程中，尤其對(duì)長(zhǎng)距離、大運(yùn)量的輸送機(jī)，由于慣性力的作用，緊邊處輸送帶張力會(huì)減小，甚至可能引起疊帶;松邊處輸送帶張力會(huì)增大，甚至可能引起斷帶，因此須及時(shí)調(diào)整張力值。另外，運(yùn)行過(guò)程中，由于負(fù)載的變化而使得皮帶出現(xiàn)突然的張力異常，張緊裝置應(yīng)給予及時(shí)調(diào)整，減少皮帶打滑、斷帶打滑。

（4）補(bǔ)償輸送帶的彈性伸長(zhǎng)和線粘性伸長(zhǎng)

時(shí)間長(zhǎng)了輸送帶會(huì)自動(dòng)伸長(zhǎng)，而且在過(guò)度工況下發(fā)生永久伸長(zhǎng)，因此需補(bǔ)償塑性變形與過(guò)度工況時(shí)輸送帶伸長(zhǎng)量的變化。由于負(fù)載變化會(huì)引起輸送帶發(fā)生長(zhǎng)度變化，蠕變現(xiàn)象也會(huì)造成輸送帶伸長(zhǎng)。張緊力是變化的，必須經(jīng)常調(diào)節(jié)張緊滾筒的位置，并能保證帶式輸送機(jī)的正常運(yùn)行。

（5）為輸送帶重新接頭提供必要的行程

每部帶式輸送帶都有若干個(gè)接頭，可能在某一時(shí)間接頭會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題，必須截頭重做，張緊裝置為帶式輸送機(jī)已準(zhǔn)備了負(fù)荷以外的輸送帶，這樣接頭故障就可以通過(guò)放松張緊裝置重新接頭來(lái)解決問(wèn)題。

2.張緊裝置的發(fā)展過(guò)程

張緊裝置對(duì)帶式輸送機(jī)運(yùn)輸系統(tǒng)有著不可替代的作用，其發(fā)展過(guò)程大致可歸納為以下三大階段：

第一階段，純機(jī)械張緊階段。這一階段的主要產(chǎn)品有：螺旋張緊、固定式絞車張緊與重錘式張緊。重錘式張緊裝置通過(guò)張緊滾筒和重錘塊達(dá)到張緊的目的，當(dāng)膠帶伸長(zhǎng)時(shí)，能自動(dòng)吸收其伸長(zhǎng)。固定式絞車張緊的功能僅僅是張緊，當(dāng)膠帶由于種種原因伸長(zhǎng)而張緊力下降時(shí)，只能通過(guò)人的觀察發(fā)現(xiàn)后重新張緊。由于帶式輸送機(jī)在起動(dòng)和正常運(yùn)行時(shí)對(duì)輸送帶張力要求是不同的，而固定式絞車張緊在輸送機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中位置始終是固定的，為克服此缺點(diǎn)，可將其改為半固定式張緊，即啟動(dòng)時(shí)，張緊滾筒固定在起動(dòng)位置上，正常運(yùn)行時(shí)，固定在運(yùn)行位置上，兩個(gè)位置用行程開(kāi)關(guān)控制。

第二階段，張緊力可調(diào)階段。這個(gè)階段的典型產(chǎn)品是自動(dòng)絞車（機(jī)械絞車或液壓紋車）張緊裝置。其技術(shù)發(fā)展表現(xiàn)為只能實(shí)現(xiàn)在穩(wěn)定（勻速）階段的自動(dòng)張緊，保持膠帶在該階段的張力恒定，而在起動(dòng)與制動(dòng)等不穩(wěn)定運(yùn)行工況下則與固定式絞車相同。壓縮空氣驅(qū)動(dòng)的液壓張緊系統(tǒng)是利用壓縮空氣驅(qū)動(dòng)油泵，給張緊油缸提供壓力油來(lái)張緊輸送帶。

第三階段，動(dòng)態(tài)自動(dòng)張緊階段。主要產(chǎn)品有液壓絞車自動(dòng)張緊與液壓缸自動(dòng)張緊，這幾種自動(dòng)張緊系統(tǒng)都可以做到自動(dòng)調(diào)節(jié)輸送帶張緊力，動(dòng)態(tài)響應(yīng)快、能在起動(dòng)階段和正常運(yùn)行階段兩種工況下提供相應(yīng)的張緊力。自動(dòng)張緊裝置采用大拉力張緊裝置來(lái)張緊輸送帶，不但能根據(jù)主動(dòng)滾輪的牽引力來(lái)自動(dòng)調(diào)節(jié)張緊力，而且還能補(bǔ)償輸送帶的彈性伸長(zhǎng)和塑性變形，同時(shí)配備張力傳感器及變送器，測(cè)定輸送帶的張力。當(dāng)輸送帶張力發(fā)生變化，超過(guò)輸送機(jī)正常運(yùn)行的范圍時(shí)，自動(dòng)張緊裝置迅速動(dòng)作，調(diào)整輸送帶張力，保證輸送機(jī)的正常運(yùn)行。自動(dòng)張緊裝置與自移機(jī)位配合使用，可在輸送機(jī)不停機(jī)的條件下，實(shí)現(xiàn)輸送機(jī)機(jī)尾的移動(dòng)和輸送帶的伸縮，大大提高了帶式輸送機(jī)的工作效率。

從實(shí)際的使用情況看，絞車張緊和液壓張緊可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制且張緊力可調(diào)，重錘張緊裝置有較高的安全可靠性。隨著工業(yè)和技術(shù)的發(fā)展，具有長(zhǎng)距離、大運(yùn)量、高帶速特征的大型帶式輸送機(jī)已成為發(fā)展的主流，由此對(duì)張緊裝置提出更高要求。自動(dòng)張緊裝置可大大提高帶式輸送機(jī)運(yùn)行的可靠性。隨著帶式輸送機(jī)向長(zhǎng)距離、大運(yùn)量、高帶速的方向發(fā)展，張緊系統(tǒng)應(yīng)能實(shí)現(xiàn)張緊力實(shí)時(shí)可測(cè)并可控，提高響應(yīng)速度和響應(yīng)精度，提高張緊行程。

對(duì)于傾角不大的帶式輸送機(jī)，大多采用車式張緊，其中包括張緊小車、張緊滾筒以及張力生成設(shè)備及其控制系統(tǒng)，張力生成設(shè)備包括重錘、紋車、液壓油缸等等。

張緊裝置調(diào)節(jié)皮帶張力的方式可以是保持恒定的皮帶張力值，或保持兩種恒定的皮帶張力值（起動(dòng)張力值和運(yùn)行張力值），或保持恒定的張力比。在帶式輸送機(jī)系統(tǒng)的布置中，合理的確定張緊裝置，是保證輸送機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)、起動(dòng)和制動(dòng)時(shí)安全可靠以及經(jīng)濟(jì)合理的必要前提。張緊裝置的工作特性不僅取決于其本身的結(jié)構(gòu)性能，而且還與帶式輸送機(jī)的起、制動(dòng)特性有關(guān)。因而，要精確的分析張緊裝置的工作特性必須同帶式輸送機(jī)整機(jī)結(jié)合起來(lái)，不能孤立地分析張緊裝置。但是在帶式輸送機(jī)結(jié)構(gòu)、起制動(dòng)方式及張緊裝置安裝位置確定的情況下，張緊裝置的特性就取決于其自身性能了。

3.張緊裝置的結(jié)構(gòu)形式

張緊裝置按結(jié)構(gòu)型式可分為固定式、重錘式和自動(dòng)式三種。

（1）固定式張緊包括螺旋張緊和固定絞車張緊。螺旋張緊系統(tǒng)中，張緊滾筒的軸承安裝在活動(dòng)架上，活動(dòng)架可在導(dǎo)軌上滑動(dòng)，當(dāng)螺桿旋轉(zhuǎn)時(shí)活動(dòng)架上的螺母跟活動(dòng)架一起前進(jìn)和后退，達(dá)到張緊和放松的目的。其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但張緊行程太小，只適用于短距離的輸送機(jī)。螺旋張緊的缺點(diǎn)是：輸送帶經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的使用后，由于塑性變形而伸長(zhǎng)，如不及時(shí)調(diào)整，輸送帶張緊力會(huì)減小，輸送帶會(huì)變松而引起輸送帶打滑。另外，由于負(fù)載經(jīng)常發(fā)生變化，輸送帶受負(fù)載沖擊，致使張緊滾筒的固定螺栓松動(dòng)，螺栓后退，由此造成輸送帶松弛而導(dǎo)致輸送帶打滑。還有螺栓生誘后，導(dǎo)致輸送帶伸長(zhǎng)后不能用擰緊螺桿的方法來(lái)擰緊。

固定絞車張緊是利用小型絞車來(lái)張緊。絞車一般用蝸輪蝸桿減速器帶動(dòng)卷筒來(lái)纏繞鋼絲繩，從而張緊輸送帶。這種張緊系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是體積小拉力大，所以被廣泛應(yīng)用于煤礦井下帶式輸送機(jī)中。缺點(diǎn)是它只能根據(jù)需要調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)好后產(chǎn)生固定的張緊力。當(dāng)絞車和固定系統(tǒng)出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，對(duì)帶式輸送機(jī)不能產(chǎn)生恒定的張緊力或張緊力失效，安全可靠性降低。

固定絞車張緊方式只能定期調(diào)整輸送帶的張緊程度，一般開(kāi)始處于張緊狀態(tài)，使帶式輸送機(jī)的輸送帶承受額外的附加載荷，而在運(yùn)行過(guò)程中張緊力隨著輸送帶永久變形增加而逐漸減小，經(jīng)常出現(xiàn)打滑現(xiàn)象。另外，用固定絞車作為長(zhǎng)距離帶式輸送機(jī)的張緊裝置，輸送帶的動(dòng)應(yīng)力大，對(duì)一定強(qiáng)度的輸送帶，其安全可靠性將下降，容易出現(xiàn)斷帶事故。一旦斷帶事故發(fā)生，須重新連接輸送帶，清理落煤需要停產(chǎn)24小時(shí)甚至更長(zhǎng)的時(shí)間。

（2）重錘式張緊包括單重錘式，多重錘式及重錘車式。重錘式張緊裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，應(yīng)用較廣泛，能保證張緊力在各種運(yùn)行工況下保持恒定不變，并能自動(dòng)吸收和補(bǔ)償輸送帶的伸長(zhǎng)。重錘式張緊是通過(guò)鋼絲繩作用于張緊滾筒從而張緊輸送帶。重錘車式張緊是重錘通過(guò)鋼絲繩拉動(dòng)張緊小車從而張緊輸送帶，張緊小車可以水平或傾抖布置，也可以垂直布置。在張緊小車布置于傾抖坡度上的帶式輸送機(jī)系統(tǒng)中，也可以不設(shè)重錘而將重物放在張緊小車上，利用坡度使裝有重物的小車產(chǎn)生下滑力從而張緊輸送帶，也稱為重錘式張緊。重錘式張緊裝置的特點(diǎn)是張緊力不變，安全可靠性較高。但張緊力不變同時(shí)也是其缺點(diǎn)，由于張緊力不能調(diào)節(jié)，在輸送機(jī)起動(dòng)階段以及輸送量發(fā)生變化時(shí)，輸送帶會(huì)因張力不足而打滑，在起動(dòng)和非穩(wěn)定運(yùn)行過(guò)程中因張力不合適也容易產(chǎn)生振動(dòng)。另外，受布置空間的限制，重錘位移量也不能過(guò)大。

（3）自動(dòng)式張緊裝置是近代輸送機(jī)中廣泛應(yīng)用的張緊型式，它可使輸送帶具有合理的張力分布，并自動(dòng)補(bǔ)償輸送帶的彈性變形和塑性伸長(zhǎng)。自動(dòng)張緊裝置一般由絞車?yán)p繞鋼絲繩拉緊滾筒從而張緊皮帶。

自動(dòng)絞車張緊裝置按驅(qū)動(dòng)形式的不同，可分為電動(dòng)絞車張緊裝置和液壓絞車張緊裝置。按被調(diào)節(jié)分離點(diǎn)張力的變化規(guī)律，又可分為穩(wěn)定式、隨動(dòng)式和綜合式三種形式。穩(wěn)定式自動(dòng)張緊裝置能使分離點(diǎn)輸送帶張力在一定誤差范圍內(nèi)保持恒定，而不依賴帶式輸送機(jī)負(fù)荷的變化和粘著條件以及其它參數(shù)。為保證帶式輸送機(jī)起動(dòng)時(shí)輸送帶不打滑，要求穩(wěn)定式自動(dòng)張緊裝置能保證輸送機(jī)起動(dòng)時(shí)輸送帶分離點(diǎn)張力達(dá)到穩(wěn)定運(yùn)行值的1.4-1.8倍。隨動(dòng)式自動(dòng)張緊裝置能使輸送帶相遇點(diǎn)張力和分離點(diǎn)張力之比值保持為定值，綜合式自動(dòng)張緊裝置的特點(diǎn)是帶式輸送機(jī)起動(dòng)時(shí)，它的作用方式是隨動(dòng)式的，而在穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)，它的作用方式是穩(wěn)定式的。

自動(dòng)絞車張緊裝置的優(yōu)點(diǎn)逐漸被人們廣泛認(rèn)識(shí)，但也存在許多不足。電動(dòng)絞車張緊裝置是用張力傳感器作為反饋，根據(jù)帶式輸送機(jī)的不同運(yùn)行工況自動(dòng)調(diào)整張緊力的大小，受張力傳感器質(zhì)量不高或機(jī)械系統(tǒng)慣性及信號(hào)滯后等影響，自動(dòng)絞車有誤動(dòng)作現(xiàn)象，影響其使用效果;液壓絞車張緊裝置是由液壓站產(chǎn)生的壓力油通過(guò)控制液壓絞車來(lái)調(diào)節(jié)張緊力的大小，由于液壓站和油缸始終處于工作狀態(tài)，當(dāng)液壓系統(tǒng)或控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，對(duì)輸送帶不能產(chǎn)生張緊力或張緊力失效，安全可靠性相對(duì)降低。除絞車外，也可采用液壓缸作為張緊狀態(tài)元件，液壓缸自動(dòng)張緊裝置也可以做到自動(dòng)調(diào)節(jié)輸送帶張緊力，滿足輸送帶在起動(dòng)以及穩(wěn)定運(yùn)行工況所需張緊力不同的要求。但同樣存在許多局限，受張緊油缸行程的限制，整個(gè)張緊系統(tǒng)不能有較大的張緊行程。所以液壓缸自動(dòng)張緊裝置調(diào)整范圍小，只適用于短距離的帶式輸送機(jī)。另外，液壓缸長(zhǎng)期處于高壓狀態(tài)會(huì)導(dǎo)致密封件及液壓件損壞，致使系統(tǒng)泄漏，從而造成輸送帶張緊力急劇下降，引發(fā)打滑、磨損等事故。

綜上所述，對(duì)于短距離的帶式輸送機(jī)，可采用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，周期調(diào)整張力的固定式張緊裝置;距離較長(zhǎng)，張力要求不大的固定式帶式輸送機(jī)，可采用重錘式張緊裝置，重錘式張緊裝置可提供恒定的張力，且較少維護(hù);如傾角較大，也可采用重錘車式張緊裝置;對(duì)于長(zhǎng)距離、大運(yùn)量帶式輸送機(jī)來(lái)說(shuō)，張力要求大，多采用自動(dòng)張緊裝置，雖然自動(dòng)張緊裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜，費(fèi)用較高，但自動(dòng)張緊裝置可根據(jù)工況要求時(shí)時(shí)調(diào)整張緊力，降低輸送帶強(qiáng)度等級(jí)，節(jié)省輸送帶投資，降低成本。

參考文獻(xiàn)

[1]成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)（第四版）[M].化學(xué)工業(yè)出版社.

[2]潘英.通用機(jī)械設(shè)計(jì)[M].中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社.

[3]范祖堯.現(xiàn)代機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].機(jī)械工業(yè)出版社.

[4]中國(guó)礦業(yè)學(xué)院.礦山運(yùn)輸機(jī)械[M].煤炭工業(yè)出版社.

[5]張翰.運(yùn)輸機(jī)械設(shè)計(jì)選用手冊(cè)[M].冶金工業(yè)出版社.