任曉峰

華電重工股份有限公司上海分公司

1 引言

張緊裝置是皮帶機的重要組成部分之一,其作用是在各種負載下保持皮帶一定的張力,使皮帶壓緊滾筒并產(chǎn)生足夠的摩擦力,保證皮帶機不打滑。由于港口設(shè)備負載較大,張緊配重較重,在更換皮帶等檢修維護工作中,提升張緊配重操作困難,影響維保效率。為解決以上問題,提出一種新型的重錘張緊裝置。

2 皮帶機張緊形式對比

常用的皮帶機張緊形式按自動化水平可分為2類:①手動調(diào)節(jié)張緊力的形式,如螺旋絲桿式張緊裝置、手動液壓式張緊裝置;②自動提供張緊力的形式,如自動液壓張緊裝置、重錘式張緊裝置。在實際的使用過程中,各類型張緊裝置各有優(yōu)缺點。

手動調(diào)節(jié)張緊力這種張緊形式,缺點是需要有經(jīng)驗的人員手動操作,操作難度大、效率低,難以適應(yīng)智能化發(fā)展趨勢。

自動液壓張緊裝置一般布置在皮帶機兩端,張緊滾筒固定于一個可滑動的框架上,由液壓油缸推拉框架帶動張緊滾筒移動,提供張緊力。隨著皮帶機的運行,皮帶張力會逐漸減小。為實現(xiàn)皮帶張力不變,需要液壓油缸自動拉緊皮帶,利用油缸壓力或者壓力傳感器提供數(shù)據(jù),經(jīng)PLC程序計算來控制液壓系統(tǒng)增加或減小流量,改變油缸行程實現(xiàn)補壓。其優(yōu)點是整體重量輕,無需人為參與,維護工作量少。其不足之處是整個系統(tǒng)的可靠性取決于液壓系統(tǒng)的可靠性,在低溫環(huán)境下液壓系統(tǒng)的可靠性有所降低;液壓系統(tǒng)的維護需要專業(yè)能力較強的人員,平時不易快速維護。

重錘張緊裝置一般布置在皮帶機回轉(zhuǎn)中心的中后部,依靠配重的重力為皮帶機提供張力,優(yōu)點是可給皮帶機提供恒定的張力,一旦安裝調(diào)試完成,張力恒定無需人工調(diào)整。但皮帶機檢修維護需要提升配重時,較大的重量對操作會造成困難。

3 設(shè)計方案

為增加檢修維護操作的便捷性,提出一種新的設(shè)計方案。在原重錘裝置上增加一套機械裝置,該裝置由鋼絲繩纏繞系統(tǒng)、滑輪組和提升裝置組成,通過滑輪組和鋼絲繩纏繞系統(tǒng)來提升和降低配重,增加操作的便捷性(見圖1)。

1.張緊滾筒支架 2.套管 3.配重支架 4.12.軌道 5.張緊滾筒 6.配重塊 7.9.定滑輪 8.皮帶機鋼結(jié)構(gòu) 10.動滑輪11.滑動框架 13.固定掛鉤 14.提升裝置 15.儲繩器圖1 新型重錘張緊裝置結(jié)構(gòu)

3.1 結(jié)構(gòu)組成

在皮帶機鋼結(jié)構(gòu)上下各安裝1組定滑輪;在可移動框架上安裝2組動滑輪?？梢苿涌蚣苡膳渲刂Ъ?、張緊滾筒支架和套管組成;配重塊安裝在配重支架上,張緊滾筒安裝在滾筒支架上?？蚣軒訌埦o滾筒和配重塊在軌道上升降;滑輪組均布置在框架的外側(cè),便于安裝、檢修維護。

3.2 工作原理

鋼絲繩的固定端固定在皮帶機鋼結(jié)構(gòu)下部并靠近定滑輪9;固定好的鋼絲繩先通過第一組動滑輪,繞過定滑輪9后再通過第二組動滑輪,最后繞過定滑輪7到達儲繩器。平時鋼絲繩存儲在儲繩器中,當需要對配重進行提升時,將鋼絲繩的活動端連接到提升裝置上,操作人員水平拉動鋼絲繩即可使重錘裝置垂直提升。

通過滑輪組即可改變力的方向,實現(xiàn)快速和輕便的提升重錘,從而對皮帶機進行檢修維護。省力的大小取決于動滑輪組的數(shù)量,原則上兩組動滑輪對應(yīng)一組定滑輪。省力的同時,出繩的繩長和出繩速度也成倍的增加,這在設(shè)計提升裝置時需要考慮。所有的滑輪均布置雙側(cè)防跳繩結(jié)構(gòu),避免皮帶機啟動時的瞬間跳動造成鋼絲繩脫出。

鋼絲繩還可將配重拉住起到防止配重突然墜落的作用,成為重錘裝置的安全防墜落機構(gòu),提高整個裝置的安全性。

3.3 計算與選型

提升裝置選型計算包括:

(1)

S=nh

(2)

Vs=nV0

(3)

式中,F為出繩端的拉力;G為被提升的載荷總和;n為通過動滑輪的鋼絲繩數(shù)量;S為出繩長度;h為配重的提升行程;Vs為出繩端的速度;V0為配重的提升速度。

計算參考實際用戶的真實數(shù)值G取160 kN,n=8,鋼絲繩與滑輪的摩擦系數(shù)與材質(zhì)有關(guān),通常取μ=0.1～0.3,動載系數(shù)k1=1.1,不均衡載荷系數(shù)k2=1.1～1.25,拉力為26.2～35.75 kN。張緊行程h取1.5 m,則S=12 m;提升速度V0為0.5 m/min,則出繩速度Vs=4 m/min。選取2臺固定式電動葫蘆做為提升裝置,工作級別低于M3(工作頻率很低,1年1次至數(shù)次),起重量5 t,繩長15 m,出繩速度>4 m/min。

鋼絲繩選型計算如下:

Piη4=P0

(4)

Pi+P0=2P

(5)

式中,Pi為鋼絲繩緊邊工作拉力;P0為鋼絲繩松邊工作拉力;P為鋼絲繩初始張緊力取50 kN;η是單個滑輪效率,取0.98。由此,計算得Pi=52 kN。鋼絲繩最小安全系數(shù)取5.6,則鋼絲繩的破斷拉力為291 kN[1]。

選用鋼絲繩型號22-6x9W+FC-1770,鋼絲繩公稱直徑為22 mm,破斷拉力為308 kN。

3.4 設(shè)計優(yōu)點與應(yīng)用成效

新型重錘張緊裝置結(jié)構(gòu)緊湊,滑輪組結(jié)構(gòu)簡單,操作便捷,檢修方便?；?、鋼絲繩、緊固件均為標準件,采購方便;支架、連接件等均為標準型鋼簡單的焊接而成,無高精度的加工要求,制造難度低。該裝置平時處于靜態(tài)受力狀態(tài),沒有反復(fù)的拉力變化,可增加鋼絲繩的壽命。

裝置采用滑輪提升裝置,操作者可輕松地提升和降低重錘,提高操作效率,降低勞動強度。新型重錘張緊裝置于2020年在福建某港口投產(chǎn)使用。用戶的重錘張緊提升重量≤16 t,原提升重錘裝置需要用到2個15 t葫蘆,自重100 kg左右,一次提升或下降需要多人共同操作,現(xiàn)僅需使用2個5 t葫蘆,自重35 kg左右,2人即可完成操作。實踐證明,該裝置具有很強的可靠性和耐用性,維護檢修方便。

4 結(jié)語

該新型重錘張緊裝置具有鋼絲繩纏繞系統(tǒng)和滑輪組提升裝置,結(jié)構(gòu)簡單、緊湊,操作方便且能夠提高工作效率。此項成果已獲得國家實用新型專利。