皮带机优化液压张紧装置设计探讨

宁炳澍

摘 要：张紧装置是皮带机的重要组成部分，保证张紧力的稳定是皮带机运行的基础，对张紧装置进行优化设计有利于输送机的正常工作。对重锤张紧装置和液压张紧装置这两类张紧装置进行了分类介绍，找出了液压张紧装置的缺陷，并提出了优化液压张紧装置的措施，以期为相关单位提供参考和借鉴。

关键词：皮带机；液压张紧装置；优化设计；重锤张紧装置

中图分类号：TH222 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.13.075

皮带机是悬臂式堆取料机输送过程实现的关键，具有输送材料种类多样、适应性强和运行成本低等优点，获得了广泛应用。张紧装置是输送机正常运转的重要组成部分，但在张紧装置中存在运行不稳定的缺陷，对输送机的运行造成了影响。因此，如何对其进行优化设计成为了人们关心的问题。下面就此进行讨论分析。

1 分类介绍

1.1 重锤张紧装置

重锤张紧装置的工作原理为：靠重锤的质量实现输送带的自动张紧，能保证张紧力在各种工况下不变。其作用是使输送带具有足够的张力，使滚筒与输送带间产生必要的摩擦力；能自动补偿输送带的伸长；限制皮带在各支承托辊间的垂度，使输送机正常运转。重锤张紧装置适用于固定式长距离运输机，适合上运、平运和下运，对使用环境没有特殊的要求。

它也具有相应的缺点：张紧力恒定，不能根据实际工况需要合理、自动地选择张紧力；装置体积大、笨重，特别是在张紧力较大时，需考虑空间的问题；维修带式输送机需要放松输送带，比较费工、费时；启动时，机尾张紧滚筒瞬间启动，重锤会上下剧烈波动，对输送带的冲击非常大，进而缩短输送带的使用寿命；张紧滚筒时，将产生一定范围的跳动，进而造成传送带跑偏，尤其是在输送带上运送湿料时，输送带跑偏现象更加严重；对于输送带不同的张力要求，需要相应的皮带并调配适当的质量，因此，需要不同的配重箱。

1.2 液压张紧装置

带式输送机液压自动张紧装置主要由液压缸、电液换向阀、蓄能器、手动换向阀、PLC、单向阀和拉力传感器电流传感器等组成。张紧油缸通过油缸支座固定，再通过张紧油缸的活塞杆推动张紧滚筒。自动液压张紧装置根据带式输送机在起动阶段和正常运行阶段对输送带张力的不同要求确定合理的输送带张力，并采用机、液、电一体化技术实现控制。其工作原理为：在正常运行阶段，由电流传感器测得电机（驱动滚筒）的驱动电流I送入PLC，经过一系列转换后，计算得出理论张紧力F.同时，由拉力传感器测得的张紧力F作为反馈信号，比较两值的大小，并采用PLC控制，输出模拟信号控制电磁阀的动作，从而控制液压系统动作，达到张紧的目的。PLC输出模拟信号控制电磁阀的动作时，经主阀将较小的压力放大后，压力油进入油缸，控制油缸动作。这样逐步比较、动作后，最终可达到张力系统的力动态平衡。

该装置的优点为：液压系统与力PLC组成的自动控制系统可克服常规设计中存在的问题，实现张紧装置的动态张紧，并达到最佳的张紧效果；系统响应速度快、稳定性高，在正常运行阶段，通过电液伺服系统的在线监控、实时调控，可使张紧力始终维持在电流传感器所检测的理论值附近，减少输送带张紧力的波动，大大提高了整机的动态稳定性；可根据输送机工况和对输送带张力的不同需求，任意调节张紧力的范围，待系统平稳后，还可根据预定程序自动工作，保证输送带在理想状态下运行；在输送带基本参数不变的情况下与其他张紧方式相比，可降低输送机的功率、输送带的等级，进而减少输送带、液压系统的投资和维修费；适合条件复杂、运输距离远的矿山作业。因此，该装置得到了足够的重视和发展，其控制系统可与输送机的集控装置连接，实现远程控制。

2 液压张紧装置的优化

2.1 液压张紧装置的缺陷

随着工况的变化或突发情况引起的张紧力变化会导致液压系统频繁启动，进而导致液压系统中的蓄能器频繁输出，以至于无法正常蓄能，同时，会引起设备过热甚至烧毁；随着悬臂张紧力的变化，皮带机启动时会产生冲击，这对液压系统有一定的损害；由于皮带自身具有的延展性，当皮带延伸长度超出液压张紧范围时，液压系统的张紧力无法起作用，长此以往需要二次张紧。

2.2 优化液压张紧装置的方法

优化液压张紧装置的方法有2种：①取消液压系统中的蓄能器，在张紧导轨架上开多个定位销孔，增加2个张紧架，张紧架通过导轮装置导向，上部张紧架通过销轴固定在张紧导轨架上，下部张紧座固定在液压推杆和滚筒支座上，跟随推杆和滚筒支座在张紧导轨架上做相对运动。初始状态下，在张紧架之间用螺杆、螺母将复合缓冲器加紧至最小压缩状态。随着使用时间的延长，皮带被逐渐拉长。此时，通过复合缓冲器的张力推动与液压推杆相连接的张紧架，从而张紧皮带，使张紧力不损失，以此替代蓄能器的作用，同时，可起到对皮带张紧力和液压系统突发变化的缓冲。当复合缓冲器恢复为正常状态时，可通过人工调整固定上部张紧架的位置，并加紧复合缓冲器。②增加连杆，以固定张紧导轨架使其不随悬臂变幅而摆动。在启动和遇到突发情况时，减少张紧力的变化可减少对皮带和液压系统的损害。通过对液压张紧装置的优化，弥补了以上液压系统中的不足，也充分发挥了液压张紧装置的优势，使斗轮机的臂架不需要像重锤张紧装置那样承受较大的质量而加强。同时，保护了张紧装置的液压系统，使机器能更好地服务于客户。

3 结束语

综上所述，张紧装置是保证输送带具有足够张力，以使输送带与驱动滚筒间产生必需的摩擦力，并限制输送带在各支承间的垂度的装置。针对其存在的缺陷进行优化，能大大提高输送机的性能，促进输送机和张紧装置的发展。

参考文献

[1]汤多良，水伟.带式输送机液压张紧装置的动态仿真研究[D].淮南：安徽理工大学，2011.

[2]王坚.长距离带式输送机液压自动张紧系统的研究[D].太原：太原科技大学，2012.

〔编辑：张思楠〕

（英文摘要、关键词下转第79页）