摘 要：帶式輸送機(jī)的拉緊力對啟動(dòng)和運(yùn)行工況影響較大，甚至決定了膠帶的使用壽命。文章以中興煤礦主斜井拉緊裝置選型為例，在帶式輸送機(jī)牽引力計(jì)算的基礎(chǔ)上,討論了3種拉緊裝置的適用性及經(jīng)濟(jì)性,為合理確定拉緊裝置提供了理論參考。
關(guān)鍵詞：拉緊裝置；拉緊力；適用性；輸送帶
1 拉緊裝置概述
常見的拉緊裝置有重力拉緊裝置、固定絞車?yán)o裝置、自動(dòng)拉緊裝置和螺旋拉緊裝置等。
1.1重錘拉緊裝置
重錘拉緊裝置是結(jié)構(gòu)最簡單，應(yīng)用最廣泛的一種拉緊裝置。它是利用重錘來自動(dòng)拉緊。由于靠自重拉緊，所以它能保證拉緊力在各種工況下保持恒定不變，能自動(dòng)補(bǔ)償膠帶的伸長。重錘拉緊裝置的特點(diǎn)是拉緊力不變，拉緊位移可變，它適用于固定式長距離運(yùn)輸機(jī)，優(yōu)點(diǎn)是安全可靠性高；缺點(diǎn)是拉緊力不能調(diào)節(jié)，空間要求大，在空間受限制的地方，無法使用。
1.2固定絞車?yán)o裝置
固定絞車?yán)o裝置是利用小型絞車來拉緊，絞車一般用蝸輪蝸桿減速器帶動(dòng)卷筒來纏繞鋼絲繩，從而拉緊膠帶。這種拉緊裝置的優(yōu)點(diǎn)是體積小、拉力大，所以被廣泛應(yīng)用于井下帶式輸送機(jī)中。缺點(diǎn)是它調(diào)定后只能產(chǎn)生固定的拉緊力，當(dāng)絞車和控制系統(tǒng)出現(xiàn)問題時(shí)，不能產(chǎn)生恒定的拉緊力或拉緊力失效，安全可靠性相對降低。
1.3液壓自動(dòng)拉緊裝置
該拉緊裝置由液壓缸及液壓伺服系統(tǒng)等組成，采用大拉力張緊裝置張緊輸送帶，同時(shí)配備張力傳感器測定輸送帶的張力，當(dāng)輸送帶張力發(fā)生變化，超過輸送機(jī)正常運(yùn)行的范圍時(shí)，自動(dòng)張緊裝置能迅速調(diào)整輸送帶張力，從而保證輸送機(jī)正常運(yùn)行。
2 中興煤礦主斜井輸送機(jī)正常運(yùn)行時(shí)拉緊力計(jì)算
輸送物料原煤ρ=1.0 t/m3，輸送距離L=1 342 m，提升高度H=367 m，輸送能力Q=1 000 t/h，角度16°。
膠帶輸送機(jī)參數(shù)預(yù)選：帶寬B=1 200 mm，帶速v=3.15 m/s，承載托輥組為Φ133 mm槽形托輥，回程托輥組為Φ133 mmV型托輥，鋼繩芯膠帶ST4500。
根據(jù)帶式輸送機(jī)的實(shí)際工作條件及國內(nèi)設(shè)備生產(chǎn)廠家的加工水平，同時(shí)考慮到現(xiàn)場的管理水平等因素后，確定采用并計(jì)算出如下參數(shù)：
托輥運(yùn)行阻力系數(shù)：f=0.03
傳動(dòng)滾筒摩擦系數(shù)：μ=0.35
每米物料重量：qG=88.19 kg/m
膠帶強(qiáng)度：st=4 500 N/mm
每米膠帶重量：qB＝54.12 kg/m
上托輥每米長轉(zhuǎn)動(dòng)部分重量：qRO=18.45 kg/m
下托輥每米長轉(zhuǎn)動(dòng)部分重量：qRU=6.91 kg/m
主要阻力：
FH=fgL[（2qB+qG）cosδ+（qRO +qRU）]= 84 595 N
附加阻力：FN=FbA+Ff+F1+Ft=2 596 N
主要特種阻力：Fs1=Fε+Fgl=4 036 N
附加特種阻力：Fs2=Fr+Fa=1 764 N
傾斜阻力：Fst=qGgH=332 918 N
傳動(dòng)滾筒所需圓周驅(qū)動(dòng)力：
Fu =FH+FN+FS1+FS2+FSt=425 909 N
帶式輸送機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)傳動(dòng)滾筒所需運(yùn)行軸功率：
PA=Fu×V/1000＝1 342 kW
帶式輸送機(jī)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)功率：
PM=PA/η=1 714 kW
式中：η為驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)正功率運(yùn)行時(shí)的傳動(dòng)效率（含電壓降），η=0.78。帶式輸送機(jī)采用雙滾筒三電機(jī)傳動(dòng)，功率配比2∶1。確定第一傳動(dòng)滾筒的圍包角α1=180°，第二傳動(dòng)滾筒圍包角α2=200°。設(shè)Fu1、Fu2 分別為第一和第二傳動(dòng)滾筒圓周力，F(xiàn)1 、F1-2和 F2min 分別為第一和第二傳動(dòng)滾筒處的輸送帶趨入點(diǎn)和奔離點(diǎn)的張力，F(xiàn)umax為起動(dòng)狀態(tài)傳動(dòng)滾筒圓周力。其中 Fumax=FU×KA、KA為啟動(dòng)系數(shù) ，取值KA=1.25。
第一傳動(dòng)單元滾筒上圓周力 Fu1= Fumax/3
第二傳動(dòng)單元滾筒上圓周力 Fu2= 2Fumax/3
設(shè)第二傳動(dòng)滾筒eμα2值用足時(shí)，則：
F2min=Fu2/3（eμα2－1）=74 128N，為保證重載段膠帶垂度要求,取F2min=200 145N
F1-2=F2min＋Fu2=342 114 N
F1=Fu＋F2min=626 054 N
尾部改向滾筒合力Fs=42 270 N
很明顯，由于頭部張力較大，在頭部使用液壓拉緊裝置不理想；而尾部拉緊力較小，在尾部使用重錘車?yán)o裝置較為合理。而且液壓張力過大，輸送機(jī)起動(dòng)導(dǎo)致輸送帶損壞嚴(yán)重，而輸送帶幾乎占了整部輸送機(jī)成本的1/2。通過實(shí)踐證明,重錘車?yán)o可以有效地降低輸送帶的磨損情況,延長輸送帶的使用壽命，降低輸送機(jī)的成本。
3 主斜井運(yùn)輸拉緊裝置的選型分析
在對帶式輸送機(jī)的工藝布置中，確定合理的拉緊裝置，是保證輸送機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)、起動(dòng)和制動(dòng)時(shí)安全可靠、經(jīng)濟(jì)合理的必要前提。而各種拉緊裝置的適用性是工程技術(shù)人員關(guān)心的重要問題之一。有關(guān)文獻(xiàn)中根據(jù)帶式輸送機(jī)剛體動(dòng)力學(xué)原理，對3種拉緊裝置的特性進(jìn)行分析，結(jié)合多年實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)可得出如下結(jié)論：
主斜井向上運(yùn)輸情況下，隨著角度的增大，固定絞車?yán)o裝置膠帶最大張力與自動(dòng)式膠帶最大張力及重錘式膠帶最大張力的差值越來越小，當(dāng)傾角大到一定程度時(shí)，采用固定式拉緊裝置和重錘拉緊裝置的效果都差不多。固定絞車?yán)o裝置膠帶最大張力與重錘式膠帶最大張力相比，前者受傾角影響較大，后者受運(yùn)距的影響較大。總之，在提升傾角較大時(shí)，推薦采用重錘拉緊裝置或者液壓拉緊裝置。
從經(jīng)濟(jì)方面看，在運(yùn)距或傾角較大的情況下，采用固定拉緊裝置使膠帶強(qiáng)度乃至整個(gè)設(shè)備升級(jí)，如按膠帶升高一級(jí)，其價(jià)格上升100元/ｍ(以鋼繩芯膠帶為例)計(jì)算，則2 800 ｍ長的膠帶(以中興為例)會(huì)因拉緊裝置選擇不當(dāng)，造成僅膠帶的一次性投資就多增加100元/ｍ×2 800×2=56萬元。故建議，在運(yùn)距較長的情況下，應(yīng)采用自動(dòng)式拉緊裝置；在傾角較大或運(yùn)距相對較短的情況下，例如小于1 000 ｍ，可采用重錘式拉緊裝置。
4 結(jié)論
帶式輸送機(jī)所需的拉緊力，在起動(dòng)、穩(wěn)定運(yùn)行和制動(dòng)過程中是不同的。因此，計(jì)算拉緊力時(shí)，應(yīng)按各種工況下輸送帶在驅(qū)動(dòng)滾筒上都不打滑的條件計(jì)算，理想的拉緊裝置應(yīng)在考慮自身適用性及經(jīng)濟(jì)性的基礎(chǔ)上，能根據(jù)輸送機(jī)在不同工況下的要求自動(dòng)調(diào)整拉緊力，這樣，既可滿足輸送帶在垂度和摩擦牽引力方面的要求，又可保證輸送帶不承受過大的張力。 |
