于 貴

（晉能控股集團(tuán)四臺礦運銷站，山西 大同 037003）

引言

當(dāng)前使用的帶式輸送機(jī)拉緊裝置普遍存在性能差、可靠性低等問題。在帶式輸送機(jī)的幾大關(guān)鍵技術(shù)當(dāng)中，自動拉緊技術(shù)是其中最為重要的，其能在很大程度上對輸送機(jī)運行的可靠性產(chǎn)生影響。當(dāng)前，相關(guān)領(lǐng)域?qū)Υ笮蛶捷斔蜋C(jī)拉緊裝置的可靠性、響應(yīng)速度、拉緊力等方面提出了更高的要求。我國的拉緊裝置僅僅達(dá)到拉緊力自動調(diào)節(jié)的程度，在系統(tǒng)可靠性、響應(yīng)速度等方面距離世界先進(jìn)水平還有較大差距[1]。

1 拉緊裝置作用及分類

1.1 拉緊裝置在帶式輸送機(jī)中的作用

第一，輸送帶松邊的張緊力得到充分保障，這能在很大程度上減輕工作中的膠帶打滑問題。第二，輸送帶在最小張力點的張力得到保障，能夠有效減少輸送帶跑偏現(xiàn)象的產(chǎn)生。第三，輸送帶的線黏性以及彈性伸長能夠得到有效補償。同時機(jī)組振動問題也會得到很大減輕。第四，當(dāng)帶式輸送機(jī)進(jìn)行長距離送機(jī)工作時，起、制動導(dǎo)致的輸送帶動負(fù)荷也可得到有效降低。

1.2 拉緊裝置的類型

通過拉緊方式來區(qū)分，可以大致將拉緊滾筒分為固定式以及移動式兩類，其中固定改向滾筒被用于固定式當(dāng)中，分別通過鋼絲繩滾筒拉緊方式或者螺旋張緊方式拉緊；移動式又可以分為重力拉緊方式以及固定絞車?yán)o方式，還有一部分歸類為自動拉緊方式[2]。

2 拉緊裝置的動態(tài)分析

2.1 大型帶式輸送機(jī)的動力學(xué)特點

帶式輸送機(jī)中的長距離、大運量型號設(shè)備的自身性質(zhì)決定了其彈性性質(zhì)，類似于系統(tǒng)中彈簧與質(zhì)量關(guān)系，一旦電機(jī)將力矩施加于輸送帶上，那么輸送帶必將因受力變形，這將導(dǎo)致在短時間內(nèi)加載過大，輸送帶形變變量過大，其中蘊含的能量是巨大的，如若這些能量在短時間內(nèi)釋放，勢必對設(shè)備產(chǎn)生巨大的沖擊力，其中某些設(shè)備零件將會產(chǎn)生共振致使設(shè)備系統(tǒng)損壞。所以對該類帶式輸送機(jī)的輸送帶張力控制是重中之重。

2.2 拉緊系統(tǒng)的物理模型

在建立模型時，選擇傾角較小的，車式拉緊方式的帶式輸送機(jī)模型，拉緊系統(tǒng)的組成如圖1 所示。

圖1 拉緊系統(tǒng)物理模型

拉緊力生成設(shè)備對膠帶動態(tài)特性的影響是深遠(yuǎn)的，作為拉緊系統(tǒng)的核心部件，其對膠帶張力變化響應(yīng)產(chǎn)生決定性作用。

2.3 拉緊系統(tǒng)的動態(tài)分析方法

設(shè)備處在起動以及制動工作狀態(tài)時，輸送機(jī)的起動和制動特性、結(jié)構(gòu)性能以及拉緊裝置位置都對拉緊系統(tǒng)的工作性能產(chǎn)生很大影響。所以只有系統(tǒng)整體地將輸送機(jī)整機(jī)結(jié)合起來進(jìn)行分析才能得到準(zhǔn)確的工作特性分析結(jié)果，僅僅對拉緊裝置進(jìn)行分析是不嚴(yán)謹(jǐn)?shù)摹５?dāng)上述三種因素一定時，決定拉緊裝置特性的就是其自身。拉緊系統(tǒng)的工作性能同系統(tǒng)輸入的關(guān)系如下頁圖2 所示。

圖2 拉緊系統(tǒng)的工作性能同系統(tǒng)輸入的關(guān)系

2.4 拉緊裝置動力學(xué)模型

絞車液壓式拉緊裝置動力模型，如下頁圖3 所示。

圖3 絞車液壓式拉緊裝置原理及動力模型

圖3 中：輸送帶松張力用F1表示；輸送帶緊邊張力用F2表示；滑輪及液壓缸活塞桿的質(zhì)量用m0表示；拉緊絞車變位質(zhì)量用m1表示，滑輪組的變位質(zhì)量用m2表示，拉筋鋼絲繩的剛度系數(shù)用k1表示；阻尼裝置1 的阻尼系數(shù)用c1表示；阻尼裝置2 的阻尼系數(shù)用c2表示；拉緊裝置初始位置用X0表示；m1的位移用X1表示；m2的位移用X2表示；液壓缸活塞桿拉力用F（t）表示。該模型的動力方程為:

2.5 拉緊裝置動態(tài)分析程序

通過前期的準(zhǔn)備工作，完成了拉緊裝置物理模型，同時還做了動態(tài)分析理論方面的分析工作，隨后進(jìn)行相關(guān)的計算分析工作。

首先需選擇Visual Basic 語言進(jìn)行程序編輯，同時采用具有較強三維圖形輸出和矩陣處理能力的Matlab 軟件，完成動態(tài)特性分析工作，拉緊裝置動特性參數(shù)的計算程序如圖4 所示；動特性圖形輸出程序如圖5 所示[3]。

圖4 拉緊裝置動態(tài)計算程序框圖

圖5 拉緊裝置動態(tài)圖形繪制程序框圖

3 拉緊裝置的動態(tài)結(jié)果分析

通過以上拉緊裝置的分析工作得到，拉緊裝置的工作特性受到帶式輸送機(jī)的很大影響，不能通過僅僅一個函數(shù)程序進(jìn)行表示，所以將整體分析的思維引入整個系統(tǒng)的分析當(dāng)中是必要的，具體做法就是以設(shè)備膠帶中動張力變化作為參考，逐步考慮拉緊裝置提供的張緊力變化，以此保證最終產(chǎn)生最小沖擊力，同時，拉緊裝置拉緊力的變化也會對帶式輸送機(jī)產(chǎn)生影響，輸送機(jī)的運行將會更加的穩(wěn)定。完成拉緊裝置的動態(tài)特性分析之后得出，通過干涉優(yōu)化拉緊力的方法來對拉緊裝置進(jìn)行優(yōu)化，同時對系統(tǒng)的動態(tài)特性進(jìn)行干預(yù)。針對所有的帶式輸送機(jī)，首先使設(shè)備的拉緊力達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)特性情況下的數(shù)值，隨后依據(jù)計算的拉緊力結(jié)果得到拉緊裝置特性參數(shù)的浮動情況，這就能夠使得拉緊裝置最大限度地提供所需的拉緊力。

在設(shè)備起動工作結(jié)束進(jìn)入常規(guī)運行的變化階段時，設(shè)備將會不可避免地產(chǎn)生動張力，影響設(shè)備的平穩(wěn)運行，針對此問題，在主電動機(jī)起動工作完成后，可通過在合適的時機(jī)放松輸送帶的方式來使得輸送帶的拉緊力保持在正常范圍內(nèi)，以減少動應(yīng)力波的負(fù)面影響[4]。

4 結(jié)語

在面對當(dāng)前帶式輸送機(jī)的拉緊裝置中的突出問題，提出一種整體系統(tǒng)的動態(tài)特性分析方法，通過理論分析和實踐開展自動拉緊裝置整體設(shè)計以及動態(tài)特性分析工作。通過分析結(jié)果發(fā)現(xiàn)，帶式輸送機(jī)起動方式直接影響拉緊裝置的最佳拉緊力，拉緊力的變化也會對拉緊裝置的位移以及動張力產(chǎn)生影響，以上因素將會影響設(shè)備的安全性和穩(wěn)定性。通過對拉緊裝置拉緊力進(jìn)行優(yōu)化減少設(shè)備的沖擊力，大幅提升帶式輸送機(jī)的穩(wěn)定性和可靠性。