张紧方式对带式输送机启动特性的影响

张鹏奎

(汾西矿业集团高阳煤矿，山西 孝义 032300)

带式输送机启动过程中，不同的张紧方式响应时间有所差异，从而使得张紧装置提供的张紧力不均衡，使得受力出现较大波动，会给带式输送机的正常运行带来不利影响[1～2]。众多的研究学者从对带式输送机选用的张紧方式优缺点、设备如何选型等展开研究，并取得显著的成果[3～5]。但是在张紧方式对带式输送机启动特性影响方面的研究却较少，不能较好的指导矿井根据带式输送机使用场所合理选择张紧方式[6]。文中就对不同张紧方式对带式输送机影响进行分析，以期能为矿井合理选用张紧装置提供参考。

1 带式输送机张紧装置运行原理

张紧装置作为带式输送机重要的组成单元，主要用以给带式输送机胶带提供足够张紧力，按照装置结构类型可分为固定式(图1(a))、重锤式(图1(b))、液压自动式(图1(c))。

现场应用中重锤式凭借结构简单应用最为广泛，其基本工作原理是利用重锤重力来给带式输送机胶带提供张力，通过重锤下沉或者上升弥补较大弹性变形。固定式通过张紧小车、钢丝绳给带式输送机胶带提供张紧力，但是只能在带式输送机停止运行时才可以改变张紧力，这种张紧方式提供的张紧力量恒定不变，不能随胶带弹性伸缩发生改变，在使用时往往存在前期张紧力过大，而后期张紧力不足的问题；液压式是通过钢丝绳、张紧小车、液压控制系统等根据胶带弹性变化情况动态调整液压油缸伸缩量，从而调整张紧装置张紧量，确保带式输送机平稳运行。

图1 张紧装置类型

2 张紧方式对输送机启动影响模拟分析

2.1 模拟模型构建

由于采用现场试验方式较为繁琐，因此文中采用AMESim软件模拟不同张紧方式对输送机启动影响。具体输送机建模参数见表1，构建的模拟模型见图2。

表1 输送机参数

图2 不同张紧装置模拟模型

2.2 模拟结果分析

根据构建的模拟模型以及带式输送机建模参数，带式输送机启动按照“S”型曲线平缓启动，从而针对不同张紧方式对启动影响进行分析，具体分析不同张紧方式情况下胶带内的最大张力点变化情况、驱动滚筒加速度情况、胶带张紧力响应情况、张紧装置张紧力变化情况、张紧绞车及重锤位移情况等。

从模拟结果得知，在带式输送机第一次启动时，胶带承载段受到的张力峰值变化明显；带式输送机第二次加速运行时，胶带承载段受到的张力峰值变化幅度显著降低，张力峰值变化情况主要是跟带式输送机采用的“S”型启动方式有关，该启动方式可以有效降低输送机胶带受到的张力峰值。

通过比对不同张紧方式时的输送机及胶带承载段的张力峰值变化情况得知，张紧装置给输送机胶带理想张紧力时，输送机胶带在启动过程中仍会有较大的张力峰值波动。不同的张紧方式提供的张紧力波动时会引起输送机胶带张力发生变化。由此可知，张紧方式稳定性以及带式输送机启动方式差异会造成带式输送机胶带承载段内的张力峰值变化。

图3 张紧装置在输送机启动时提供张紧力响应曲线

从图3可以看出，自动液压张紧方式响应速度最慢，在输送机启动时造成胶带承载段张紧力峰值出现较大波动。采用固定式张紧方式时由于给予胶带的张紧量恒定，张紧装置不能随胶带张紧力变化情况动态调节，从而造成张紧装置给胶带提供的张紧力在预张紧阶段较大，而在带式输送机启动及正常运行时，由于胶带在张紧力作用下出现弹塑性变形，造成回程段胶带悬垂度增加明显，张紧力有所降低。

图4 不同张紧方式加速度响应曲线

从图4可以看出，带式输送机启动瞬间，输送机张紧装置由于来不及反应，从而给胶带提供的加速度呈现降低趋势。采用重锤张紧、固定张紧方式时张紧装置对带式输送机启动响应速度最快，启动初期给胶带较大的张紧力，造成加速度增加幅度明显，随着时间推进，胶带出现一定弹性变形，胶带张紧力值有所降低，导致加速度出现降低；采用液压自动张紧方式时响应速度最慢，初期给的张紧力较低，造成加速度值较低，随着胶带弹性变形以及张紧装置给予的张紧力值增加，加速度值呈小幅度增加趋势。

在带式输送机启动阶段液压自动张紧装置由于响应时间长，从而使得张紧装置给胶带的张紧力显著降低，从而降低胶带承载段张力峰值，避免启动过程中张力过大而引起胶带断裂事故发生，但是胶带在启动时受到较小的张紧力作用，极其容易在驱动滚筒位置出现胶带叠带问题。

5 总结

采用AMESim软件对不同张紧方式对带式输送机启动影响进行模拟分析，得到研究成果为：

1)固定式以及重锤张紧方式在带式输送机启动时响应速度快，从而会造成输送机胶带在启动初期承受较大的张紧力作用，且张紧力波动明显，可能会造成胶带在较大张紧力作用下出现断裂，因此，这两种张紧方式适宜于短距离、低功率的中小型带式输送机。

2)液压自动张紧装置在带式输送机启动初期响应时间长，从而使得胶带在启动初期张紧力较低，随着启动时间增加，胶带受到的张紧力值迅速恢复，胶带张紧力在启动过程中呈现出先降低后增加趋势，从而可以有效避免胶带在输送机启动过程中出现断裂问题，因此这种张紧方式更为适宜用于长距离、高功率的大型带式输送机。