胶带输送机拉紧装置的种类和选型

武月平

0 引言

胶带输送机是以胶带兼作牵引机构和承载机构的一种连续动作式运输设备，在煤矿生产中以输送矸石、煤炭为主，具有运输能力大、运输阻力小、耗电量低、运行平稳等优点，在煤矿地面和井下运输中得到广泛应用。但随着采煤综合机械化程度的不断提高，工作面推进速度的不断加快，一些大功率、大运量、高带速、智能化可伸缩胶带输送机得到越来越广泛的应用，其工作原理是胶带绕经主动滚筒和机尾换向滚筒形成一个无极的环形带，上下两股胶带都支撑在托辊上。为了保证带式输送机正常平稳启动和运行，拉紧装置给胶带一个正常运转所需的张紧力，第一保证胶带和传动滚筒有一个足够的摩擦力，以满足欧拉公式T1=T2eμφ[1]，使胶带不致打滑；第二保证胶带在托辊间的下垂度不可太大，应满足承载段和回空段的最小张力。为了保证胶带输送机正常平稳启动和运行，输送带在启（制）动和运行过程中都必须保持一定的张力。

1 胶带输送机运行过程中对拉力的几个要求

在胶带输送机启（制）动和正常运行的过程中，输送带张力会发生明显变化，有以下几个要求。

1.1 下垂度要求

为了满足胶带输送机传动条件和最大下垂度条件，带式输送机启动时输送带张力都比较大，约为稳定运行时输送带张力的1.3～1.5 倍。

1.2 稳定性要求

输送机稳定运行后，输送带的张紧力较启动时会明显变小并渐渐趋于稳定。

1.3 张力变化要求

胶带输送机输送量发生变化时，输送带的张力会发生明显变化。空载运行时输送带张力较小，重载运行时输送带张力变大[2]。

带式输送机运行过程中，张力变小，下垂度增大。张紧装置由框架、滑轮组和张紧绞车等组成，张紧绞车为蜗杆蜗轮传动和开式齿轮传动的慢速绞车。蜗杆蜗轮的设计具备反行程自锁的特点；同时在蜗杆的一端有一摩擦阻尼装置，其产生的摩擦力矩可以通过压盖上的调节螺丝调节，以使张紧绞车停车时不致反转，保证了钢绳的张力。

张紧卷筒的一侧装有离合装置，收胶带时须打开离合器使卷筒轴脱离。为使卷筒不致自由转动而发生乱绳，卷筒的同一侧还装有3 块刹车带，使卷筒在放绳时产生制动。

2 对拉紧装置的要求

根据输送带张力变化的特点，对带式输送机拉紧装置提出以下两个基本要求。

2.1 拉紧装置能够自行调节

随着输送带张力的变化，拉紧装置必须能够自行调节输送带张紧的张紧力，并随着胶带张力的变化增大或减小。

2.2 提高摩擦牵引力的方法

拉紧装置必须能够符合输送带张力变化速度的要求，而且速度越快越好，以保证胶带输送机的平稳运行，同时必须考虑输送机启动和制动时的瞬时拉紧力。如只按正常运动的拉紧力选取，则容易出现输送带打滑现象[3]。这就要求提高摩擦牵引力，防止打滑现象的发生。

提高摩擦牵引力的方法：首先改变胶带张力，胶带张力的增加导致胶带和滚筒相遇点的张力提高，但采用这种方法提高牵引力只能在小范围内进行；其次增大胶带与滚筒之间的摩擦系数，传动滚筒采用胶面滚筒或增大围包角，均可大幅度提高摩擦牵引力。

3 拉紧装置的一般形式

3.1 自动拉紧装置

目前常用的自动拉紧装置是自控液压拉紧装置，见图1。

图1 液压自动张紧装置

自动拉紧装置的工作原理：输送带的张力变化时，油缸内的油压会增大或减小，传感器发出信号，液压系统作出回应，活塞杆伸出，输送带张力减小；输送带的张力减小到设定值时，油缸内油压减小，传感机构发出信号，液压系统作出相应回应，泵站自动向油缸前腔补充油液，活塞杆缩回，张紧输送带。

自动液压张紧装置响应速度快，输送带张力波动小，启动平稳可靠，是国内目前较好的一种拉紧装置。

3.2 固定式拉紧方式

固定式拉紧方式有螺旋拉紧装置和绞车拉紧装置，见图2、图3。

图2 螺旋张紧装置

图3 绞车张紧装置

螺旋拉紧装置的拉紧行程较短，可满足长度100 m 以内的小型带式输送机张紧，通过螺旋丝杠拉动张紧滚筒将输送带拉紧。

绞车拉紧装置的拉紧行程长，适于长距离和小倾角胶带输送机使用。固定式拉紧装置结构简单、紧凑，适用场地较小的地方。但其缺点是拉紧位置恒定不变，不能随着输送带张力的变化而自动调整其张紧力。特别是输送机在正常运行的过程中，输送带会发生塑性变形出现张力变小，使输送带下垂度增加，传动滚筒会打滑，输送机运行阻力会增加，维修人员只能根据经验作出判断并及时调整拉紧装置，避免出现输送带松弛拍带、传动滚筒打滑等现象。

3.3 可移动拉紧装置

常见的有重锤悬挂（见图4）、重锤小车（见第48 页图5）和重载小车（见第48 页图6）拉紧装置。

图4 重锤悬挂张紧装置

图5 重锤小车张紧装置

图6 重载小车张紧装置

重锤悬挂拉紧依靠重锤的重量、通过两个导向滚筒实现张紧，以增大或减小重锤的重量达到调节输送带张力的目的。

重锤小车张紧为了满足张紧行程，一般都配置拉紧绞车。

重载小车拉紧装置一般安装在倾角较大的皮带机上，皮带机下端有较大坡度，利用重载小车重力的垂直分力实现皮带张紧，通过加大或减小重量实现皮带张力的变化。

重锤移动式拉紧装置的优点是能够满足皮带下垂度和摩擦力的要求，能减少皮带在运行中出现的拉紧力不够或打滑、导致皮带烧坏情况的发生；但其缺点是拉紧力不能随时调节，无法实现自动化，不能满足一些大型皮带机的要求。

4 几种张紧装置的区别

固定拉紧装置由于拉紧距离受到限制，无法实现张紧力的变化，张紧开始时张紧力偏大；皮带运行一段时间后，又会发生塑性变形、皮带拉长，张紧力变小。在运行一段时间后，维修人员应根据经验调整其张紧力，但不能过紧，以免出现皮带过张紧现象的发生。

移动拉紧装置能够保证皮带的拉紧力一定，不需要维修人员经常调整其张紧力。虽然移动拉紧装置对皮带的拉紧也有过紧情况，但还是优于固定拉紧装置。但移动拉紧装置比固定拉紧的结构复杂。

通过两种张紧装置的比较，尤其是固定式张紧方式无法实现皮带的张力变化，对带式输送机正常平稳启动和安全运行都会产生不利影响。然而自控液压张紧装置能克服以上两种张紧装置的不足，能够实现皮带机的自动张紧，因此自控液压张紧装置是目前大功率、大运量、长距离和智能化输送机运行中的一种性能先进、使用较广的张紧装置，越来越得到广泛使用。

5 结语

在皮带输送机设计中选择合理的张紧装置，可以满足摩擦力和下垂度的要求，是实现皮带平稳运输的重要条件。皮带的张紧是设计的一个难点。在带式输送机设计中，合理地选择拉紧装置的布置位置是保证带式输送机正常运转、启动和制动时输送带在传动滚筒上不打滑的必要条件，因此需要考虑拉紧装置张紧力的作用区域，设计时根据头部、尾部空间位置的限制确定皮带张紧装置的位置；经过计算，确定张紧行程和配置相应的负荷传感器及拉力指示器。

[1]张国柱.矿山运输机械[M].北京：煤炭工业出版社，1992.

[2]陈维健，齐秀丽.矿井运输及提升设备[M].徐州：中国矿业大学出版社，1987.

[3]运输机械选用设计手册编委会.运输机械选用设计手册 [M].北京：化学工业出版社，1999.