带式输送机拉紧装置的设计与分析

【摘 要】 拉紧装置是带式输送机不可缺少的重要组成部分，它直接关系到带式输送机的安全运行及使用寿命等。拉紧装置形式众多，如何合理选择带式输送机的拉紧装置就显得很重要，本文详细分析了各种拉紧装置的结构形式、原理及使用的场合，为带式输送机拉紧装置的设计提供参考。

【关键词】 皮带机 拉紧装置 设计

1 引言

随着我国国民经济的发展，带式输送机在煤炭、电力、建材、钢铁、化工等领域越来越广泛的被使用。输送机在运行一段时间后都有可能使输送带变长、变形等，输送带的变长由弹性伸长和永久伸长组成。所以，需要采用拉紧装置来克服由于输送带变长而带来的缺陷。拉紧装置是带式输送机不可缺少的重要组成部分，它直接关系到带式输送机的安全运行及使用寿命等。

带式输送机拉紧装置在带式输送机设计中的重要性及带式输送机拉紧装置形式的多样化，所以如何正确的选择带式输送机的拉紧装置就显得尤为重要。本文将详细分析带式输送机各种拉紧装置的结构形式、原理及使用的场合，为带式输送机拉紧装置的设计提供依据和参考。

2 拉紧装置的作用合使用要求

2.1 拉紧装置的作用

为了保证带式输送机的正常工作，拉紧装置是带式输送机不可缺少的部件，它的主要作用有：

（1）保证带式输送机的驱动滚筒分离点有足够的张力，从而可以保证驱动装置依靠摩擦传动所必须传递的牵引力，来带动输送机的正常运行。

（2）保证承载分支最小张力点的必须张力，限制输送带在托辊之间垂度，保证带式输送机的正常运行，不致因输送带松弛而导致打滑、跑偏等现象。

（3）补偿塑性变形与过渡工况时输送带伸长量的变化。由于负载变化会引起输送带发生长度变化，蠕变现象也会造成输送带伸长，张紧力是变化的，必须经常调节拉紧滚筒的位置，才能保证带式输送机的正常运行。

（4）为输送带重新接头作必要的行程准备。每部带式输送机都有若干个接头，可能在某一时间接头会出现问题，必须截头重做，拉紧装置为带式输送机已准备了负荷以外的输送带，这样接头故障就可以通过放松拉紧装置，重新接头来解决问题。

2.2 长运距输送机拉紧装置需满足的要求

大型带式输送机所用的张紧装置必须满足以下技术要求：

（1）自动调整拉紧力能随着输送带张力变化而能自动地调节张力与张紧行程，始终保持输送带所规定的挠度，并使驱动滚筒趋入点和奔离点的张力比应为定值。

（2）响应速度快响应速度快慢是衡量拉紧装置性能好坏的重要标准。

（3）不能出现死区即拉紧滚筒作反向移动时，不至于产生张力的突然变化。尤其对机尾有低谷的高垂度输送机，制动时在低谷处会由于垂度过大而引起输送带的折叠和严重变形，从而导致煤的滚落。国内的拉紧装置能做到自动调节拉紧力，但响应速度不快、可靠性不高，与国外还有很大的差距，有待进一步研制开发。

拉紧力大小变化在自动张紧装置中起到至关重要作用，对带式输送机的自动拉紧装置的皮带和液压拉紧站进行动力学分析能够更好了解拉紧力与液压油缸活塞杆的位移之间变化，从而可以动态调整拉紧力的大小，达到自动控制的目的，进而提高输送机的效率。

3 拉紧装置的设计与分析

带式输送机的拉紧装置的发展经历了三个阶段：纯机械张紧阶段、张紧力可调阶段、动态自动张紧阶段[1]。拉紧装置按其工作的原理的不同可以分为：固定式拉紧装置、重锤式拉紧装置、自动拉紧装置。下面分别对这三种拉紧装置的设计及使用性能等方面进行分析与研究。

3.1 固定式拉紧装置

固定式拉紧装置的拉紧滚筒在输送机运转过程中位置是固定的，其拉紧行程的调整有手动和电动两种方式。其优点是结构简单紧凑、工作可靠：缺点是对输送机运转过程中由于输送带弹性变形和塑性伸长无法适时补偿从而导致拉紧力下降，可能引起输送带在传动滚筒上打滑。

图1 绞车一滑轮式张紧装置

常见的固定式拉紧装置有螺旋拉紧装置和绞车一滑轮式拉紧装置。螺旋式拉紧装置的结构简单紧凑，但是拉紧力的大小不易掌握，工作过程中不能保持恒定。一般用于机长小于100m，功率较小的输送机上，可按机长的1%一1.5%选取拉紧行程。固定绞车张紧系统是利用小型绞车来张紧，绞车一般用蜗轮蜗杆减速器带动卷筒来缠绕钢绳，从而张紧输送带，这种张紧系统的优点是体积小拉力大，所以被广泛应用于井下带式输送机中。缺点是它只能根据所需要的张紧力调定后产生固定的张紧力。当绞车和控制系统出现问题时，对带式输送机不能产生恒定的张紧力或张紧力失效，安全可靠性相对降低[2]。

3.2 重锤式拉紧装置

重锤式拉紧装置是利用重锤的重量产生拉紧力，并保证输送带在各种工况下均有恒定的拉紧力，可以自动补偿由于温度改变和磨损而引起输送带的伸长变化。

重力张紧系统的力学特点是张紧力不变，张紧位移可变，它适用于固定式长距离运输机上，安全可靠性高。结构简单、工作可靠、维护量小，是一种应用广泛的较理想的拉紧装置。其缺点主要有张紧力不能调节，在输送机起动阶段以及输送量发生变化时输送带张力不足而引起输送带打滑；张紧力不合适，使得输送带在起动和非稳定运行过程中容易产生振动；受布置空间的限制，张紧位移量不能过大。

重锤拉紧装置包括垂直式拉紧装置和车式拉紧装置。垂直式拉紧装置能保证输送带在各种运动状态下有恒定的牵引力，可以自动补偿输送带的伸长，适用于长距离固定式带式输送机。其缺点是改向滚筒多，并且物料容易掉入输送带与拉紧滚筒之间而损坏输送带；需要有足够的空间放置拉紧滚筒、重锤和要保证拉紧所需要的行程，因此在空间受限的条件下无法使用。车式拉紧装置适用于距离较长，功率较大的输送机，由于结构简单可靠，应优先选用。

图2 重锤车式张紧装置

1.滚筒；2.移动小车；3.重锤

3.3 自动拉紧装置

自动拉紧装置是在带式输送机工作的过程中，可以根据不同工况的需要自动调整拉紧力的大小的一种装置，是一种比较理想的拉紧装置。自动拉紧装置的形式众多，常用的有自动绞车式拉紧装置和全自动液压拉紧装置。

自动绞车拉紧装置是由电动机、制动器、减速器、钢丝绳滚筒等组成，自动绞车拉紧装置是由压力传感器根据胶带输送机运行工况的需要自动控制拉紧力的大小，自动拉紧装置由电动机、制动器、减速器、钢丝绳滚筒等组成，采用大拉力张紧装置输送带，同时配备张力传感器，测定输送带的张力，当输送带张力发生变化，超过输送机正常运行的范围时，自动张紧装置迅速动作，调整输送带张力保证输送机的正常运行。自动张紧装置与自移机尾配合使用，可实现在输送机不停机的条件下，实现输送机机尾的移动和输送带的伸缩，大大提高了输送机的输送效率。但由于压力传感器质量不高和机械系统惯性及信号滞后等因素的影响，自动绞车拉紧装置有误动作现象，影响自动绞车拉紧装置的使用效果。液压拉紧装置是由液压站产生的液压力通过油缸对胶带机施加拉紧力，可根据胶带机运行工况的需要调节拉紧力的大小。不仅响应快，能避免启动时输送带的“断带、漂带、打滑”现象，减少紧边冲击，还具有较高张紧力精度，完全满足启动张紧力为正常张紧力1.4～1.5倍的要求并且能平缓过渡，可实现对张紧装置的远距离控制。

对于重力拉紧和液压拉紧装置来说，皮带机正常工作时其拉紧力基本保持不变，但对采用钢丝绳绞车拉紧装置来说，要保证拉紧力，皮带机还需要增加拉力检测装置。由以上的分析可知在恶劣环境使用的带式输送机的拉紧装置的设计的时候，应该优先选用重锤拉紧装置。如重锤拉紧装置不能满足使用要求，则选用自动拉紧装置中的液压拉紧或固定式拉紧装置中的绞车拉紧装置。

4 结语

本文详细介绍了拉紧装置的作用和使用要求，在此基础上对固定式拉紧装置、重锤式拉紧装置、自动拉紧装置进行了详细分析。分析了各种拉紧装置的工作原理、优缺点、适用场合等，为长运距带式输送机的拉紧装置的设计提供依据和参考。

参考文献：

[1]孙海阳.带式输送机自动张紧装置的动态分析及其仿真[D].山西：太原理工大学，2005（4）.

[2]王锡法.长距离变坡下运带式输送机的设计研究[D].西安：西安理工大学，2005（10）.

[3]李修良.陆永耕.煤矿井下皮带运输机自动张紧装置的设计与应用[J].机械制造与自动化，2001（6）：39-40.

[4]杜亚玲，杨波，孙伟.DYL型输送带自控液压拉紧装置在寺河矿的应用[J].煤矿机械，2005（1）：100-101.