可伸缩皮带机张紧装置设计

1、 中国矿业大学2008届本科毕业设计 第 65 页1 概述 带式输送机结构简单，工作平稳可靠，噪音小,能实现连续长距离大倾斜输送,设备运行费用低，可在胶带的任意位置加料或卸料，具有生产效率高、输送量大、能源消耗少的特点，被广泛应用于煤炭、冶金、矿山、化工、港口、电站、轻工、建材、粮食等许多工业领域。经过近两个世纪的发展，带式输送机已经在技术上具备了高强力、大运量、大功率的现代化散状物料输送设备的特征。拉紧装置是带式输送机重要的组成部分，它的性能好坏直接影响带式输送机整机的工作能。1.1带式输送机拉紧装置的主要作用带式输送机在启动、运行、制动等工作过程中，输送带会由于拉力和惯性的作用发生蠕变，能够导致输送带变长松弛而无法工作。输送带拉紧装置是保证输送带具有一定拉紧力、不发生打滑现象而正常工作的重要组件。概括起来，拉紧装置在带式输送机中具有以下一些作用： (1)保证胶带任驱动滚筒奔离点的足够张力，从而保证驱动装置依靠摩擦传动所必须传递的摩擦牵引力，以带动输送机的正常运转，防止输送带打滑。 (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问的垂度，保证带式输送机正常运行，不致因输送

2、带下垂度过大导致煤炭垂直跳动冲击托辊而造成电机损失能量大和物料洒落等现象。 (3)补偿胶带塑性变形与过渡，工况下伸长质的变化。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，张紧力有变小趋势，需要张紧装置来吸收由蠕变产生的仲长，维持输送机正常运行所需的最小张紧力，从而保证带式输送机的正常运行。 (4)为输送带重新接头做必要的行程准备。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，张紧装置为带式输送机准备了负荷以外的运输带，这样接头故障就可以通过放松张紧装置重新接头来解决。1.2对张紧装置的要求 （1）响应速度快，工作可靠； （2）拉紧滚筒上输送带的包角，并与滚筒位移平行，施加的拉紧力应通过滚筒中心，以免张力由于其位置不同而变化； （3）不能出现死区，即拉紧滚筒作反向移动时，不至于产生张力突然变化。尤其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，从而导致落料。1.3拉紧装置的安装位置 拉紧装置可安装位置可任意选择，空间许可的话, 理想的安装位置应靠近驱动装置，使此处的张紧力始终保持不变如安装位置离驱动装

3、置越远,则需要增设重砣,以抵消加速和制动力，确保驱动部保持最低限度的张紧力。特定输送机的安装位置可根据张力分布的分来确定，特别是斜巷输送机机尾停机时张力很低的情况尤需注意。1.4拉紧装置的发展现状 拉紧装置直接影响带式输送机的整机性能。目前带式输送机常用的拉紧装置主要分为固定拉紧装置、重锤拉紧装置和液压拉紧装置3种。1.4.1 固定拉紧装置 固定拉紧装置的特点是拉紧滚筒在运转过程中的位置保持不变，拉紧力不能自动进行调节，只有在停车状态，才能对拉紧装置的拉紧力和拉紧行程进行调整。固定拉紧装置的优点是拉紧滚筒位置固定，不需要人工操作或控制，结构简单紧凑，操作维护方便，一般用于小型带式输送机。 固定拉紧装置又分为螺旋拉紧装置和固定绞车拉紧装置。螺旋拉紧装置见图1。由图l可见，拉紧滚筒的轴承座安装在活动架上，活动架可在导轨上滑动。旋转调节螺杆，螺母带动活动架一起前进和后退，达到拉紧和放松输送带的目的。螺旋拉紧装置。一般装于机尾滚筒处，直接拉紧输送带，结构简单，安装方便，因其拉紧行程最大为lm，故适用于输送机长度小，功率较小的带式输送机。 固定绞车拉紧装置由绞车、拉紧钢丝绳、滑轮、拉紧小车等组成

4、，通过绞车卷进、放出钢丝绳来调节输送带所需的拉紧力。由图2可见。其拉紧行程大、拉紧力大，适用于长距离大运量的带式输送机，特别适用于具有储存输送带的输送机上。其最大行程达17m。图1.螺旋拉紧装置图2.固定绞车拉紧装置1.电动机 2.减速器 3.滚筒 4.钢丝绳 5.定滑轮 6.拉紧滚筒7.跑车 8.输送带1.4.2 重锤拉紧装置 重锤拉紧装置是靠重锤的重力将输送带拉紧，拉紧力的大小依靠增加或减少重锤重量来调节。 重锤拉紧装置又分为重载车式拉紧装置和重锤式拉紧装置。重载车式拉紧装置是将重物由钢丝绳通过定滑轮与滑动小车相连，将拉紧滚筒酉定在滑动小车上，由重物拉动滑动小车对输送带产生拉紧力(见图3)；重锤拉紧装置是通过用钢丝绳悬挂起来的重锤使输送机的拉紧车产生拉紧力。图3 重锤车式拉紧装置 重锤拉紧装置的优点是可以通过重锤的位移迅速吸收输送带的弹性伸长，动态响应快，结构简单，且重锤拉紧力是基本恒定的，仅在输送机起动和停车时产生很小的惯性力，因而安全可靠性比较高，在带式输送机中使用最为广泛。它的缺点是：拉紧力始终保持不变，不能随带式输送机起动、稳定运行所需的不同张力进行调节，在稳定运行过程中输

5、送带始终处于过张紧状态，影响输送带的使用寿命；较为笨重，需要的工作空间大(特别是拉紧力较大时)，维修较为费工费时。1.4.3 液压拉紧装置 （1）普通型液压拉紧装置 通过液压油缸(或绞车)的快速位移来吸收输送带的弹性伸长，分为液压绞车拉紧、液压油缸拉紧、液压油缸与固定绞车组合拉紧3种。液压绞车拉紧装置是通过液压马达动作，使拉紧绞车卷进和松开输送带来自动调节输送带的拉紧力；液压油缸拉紧装置由蓄能站、液压泵站、拉紧油缸、电控箱和附件五大部分组成，通过液压站压力使油缸产生伸缩来调节带式输送机的拉紧力。液压拉紧装置的优点是结构紧凑，易于实现远距离控制，可以根据输送机在启动和正常运行工况下对输送带张力的不同要求调节输送带拉紧力，控制响应速度快，能够在驱动滚筒与输送带产生滑动时自动增加拉紧力。缺点是不能随输送带上载荷的变化自动进行拉紧力调节。 (2)阶段式拉紧装置 阶段式拉紧装置的主要技术特点是：(a)可以根据输送机在启动和运行工况下对输送带张力的不同要求来调节皮带拉紧力(一般起动时的张紧力比稳定运行时大1.41.5倍)，皮带不会始终处于起动时的张紧状态，从而延长了输送带的使用寿命。(b)带式输送

6、机起动时，输送带的松边会突然松驰伸长，此时拉紧油缸在蓄能站的作用下，能立刻收缩活塞杆，及时补偿输送带的伸长量，减少输送带松边对紧边的冲击，起到保护输送带的作用，并保持输送机起动的可靠与平稳。(c)可简单地实现直线运动和回转运动，其布置也具有很大的灵活性。(d)由于其元件实现了系列化、标准化、通用化，容易设计制造和推广使用。(e)可以由流动着的油液带走因功率损失等原因产生的热量，避免局部温升现象。虽然阶段式拉紧装置可以在带式输送机启动与稳定运行两种工况问自动调节张力，解决了输送带转为稳定运行后的过张力问题，但其缺点是不能对输送机运行过程中皮带负载的变化进行动态调节。而在带式输送机的实际运行中，皮带所需的张紧值相差甚大，拉紧装置经常处于要么张紧力不足、要么过张紧的状态。调查显示，阶段式液压张紧装置很难满足大型带式输送机的运行要求。图4 DYL型输送带自控液压拉紧站布置图1.拉紧小车 2.钢丝绳 3.定滑轮 4.动滑轮 5.油缸支座6.拉紧油缸 7.电控箱 8.液压泵站 9.腔管 10.蓄能站11.轨道 12. 输送带1.5 拉紧装置的发展趋势 综前所述，按常规方式设计的各种拉紧装置，其动态

7、调节很难达到最佳拉紧效果。主要问题在于设计都是在静态特性的基础上，通过对起动、运行各阶段不同张力的要求进行设计，未能考虑负载动态变化对胶带张力的影响，因此产生调节的不合理性。在输送带张力过度时，输送带过拉紧，应力疲劳加大，容易出现皮带拉断故障；在输送带张力不足时，导致皮带打滑及断带、着火故障，而且还容易出现皮带横向振动过大、功率消耗过大等一系列问题。针对DYL系列和其他常规拉紧装置存在的问题，基于输送机驱动电机电流与负载间呈现对应比例关系的考虑，现在有科学家提出了一种基于电机电流输入控制的力反馈动态拉紧装置的设计方案。其基本原理是：通过识别驱动电机的电流变化来间接识别输送带上载荷量的变化，以电机电流为闭环回路的控制信号，通过电流与负载的对应关系计算出理论拉紧力的值，然后与力传感器所测的实际拉紧力的值进行比较，从而适应负载的动态变化。由于这种拉紧装置可以根据输送带上载荷的动态变化自动调节拉紧力，使输送带处于张紧和松弛的交替状态中，因而能够实现输送带最佳的动态拉紧效果，满足输送带不打滑、下垂度不超限而又保持正常运行所需的最小拉紧力的要求。可以预料，这种基于电机电流输入控制的力反馈动态拉紧装

8、置将是今后一个时期的主要研究方向。2 主要设计参数及方案确定2.1 主要设计要求根据实际情况设计一台机械张紧装置：工作参数如下；（1） 最大张紧力F: （2） 绳速V： 2.2 方案的确定2.2.1 参考方案 (1)螺旋拉紧装置。螺旋拉紧装置结构由齿轮组(或蜗轮、蜗杆)、滑座、螺旋拉杆、基座、螺旋滑套、滑轨、锁紧底版及转轮等组成。其核心工作部件为螺旋拉杆(带T形螺纹)、基座、螺旋滑套(带螺母)，整个装置为钢结构焊接件。螺旋拉紧装置工作原理是通过调整旋转转轮带动齿轮组(或蜗轮)或直接调整旋转固定的丝杠，使带螺母的滑座产生纵向移动，从而带动滚筒座发生纵向整体移动，达到调整各种输送机胶带松紧的目的。螺旋拉紧装置结构如图1所示。螺旋拉紧装置主要运用在长度较短、伸缩量较小的的带式输送机、牵引式输送机及各种刮扳机上。图5 现在螺旋拉紧装置结构图(2)重锤拉紧装置。重力拉紧装置是结构最简单，应用最广泛的一种拉紧装置。它靠重锤力量将输送带拉紧，调节张紧力依靠增加或减少重锤重量来实现。其结构形式有单重锤式、双重锤式和重载车式。一般装在离传动滚筒松边不远处，以期得到快速反应，能利用输送机走廊空间位置进行布

9、置，可随着张力的变化靠重力自动补偿输送带的伸长。该装置要求拉紧车要灵活可靠，不能卡住。适用于较短带式输送机。其理论上能保持张紧力恒定，但实际上对于大多数重锤式拉紧装置而言，由于拉紧装置本身就有摩擦阻力存在，有死区产生，但死区范围不是太大，可以完全起到应有的张紧作用，且工作的可靠性最强。适用于上运、平运、下运，对使用环境没有特殊的要求。图6 环形或垂直的重砣式拉紧装置 (3)绞车式拉紧装置。绞车式张紧装置按张紧力的控制方式可以分为手动和自动控制两种。所谓手动，就是在张紧装置上安装一个用于测定胶带张力的测力器。当观测到测力器的指标超出所允许的范围时，人为地启动电动机来进行调节，直到满足要求为止。这种形式的张紧装置结构较简单，维护容易，但需要人来监控。在手动绞车式张紧装置中，由于绞车动作不需要其它动力，具有结构简单和操作维护容易的特点，所以在国内应用比较广泛。比较常用的是蜗轮蜗杆手动绞车式张紧装置。由于绞车式张紧装置的张紧行程可以很长，同时可以配合可伸缩式胶带输送机的储带仓工作，所以，可伸缩式胶带输送机应用这种张紧装置的较多。2.2.2 方案对比 方案一的优缺点是：置因具有结构简单，调整灵活，容易布置的特点，在输送机领域的设备(如码头卸船机、发电厂的斗轮堆取料机及空间狭小、长度较短的带式给料机等)上，作为胶带的松紧调整装置被广泛应用。螺旋拉紧装置结构过于简单，无导向、传动辅助装置，也无防尘密封装置，故早期螺旋拉紧装置在使用过程中费时耗力并经常出现卡阻，调整不便，影响了螺旋拉紧装置在实际生产中的推广应用。方案二的优缺点是：结构和原理都比较简单，就是利用物体自身的重力，来拉紧皮带 ，需要多大的张紧力，只要给它坠上同等重量的物体即可，它的制造

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