摘 要：帶式輸送機的拉緊力對啟動(dòng)和運行工況影響較大，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，在帶式輸送機牽引力計算的基礎上,討論了3種拉緊裝置的適用性及經(jīng)濟性,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(jiàn)的拉緊裝置有重力拉緊裝置、固定絞車(chē)拉緊裝置、自動(dòng)拉緊裝置和螺旋拉緊裝置等。
1.1重錘拉緊裝置
重錘拉緊裝置是結構最簡(jiǎn)單，應用最廣泛的一種拉緊裝置。它是利用重錘來(lái)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)補償膠帶的伸長(cháng)。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(cháng)距離運輸機，優(yōu)點(diǎn)是安全可靠性高；缺點(diǎn)是拉緊力不能調節，空間要求大，在空間受限制的地方，無(wú)法使用。
1.2固定絞車(chē)拉緊裝置
固定絞車(chē)拉緊裝置是利用小型絞車(chē)來(lái)拉緊，絞車(chē)一般用蝸輪蝸桿減速器帶動(dòng)卷筒來(lái)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，所以被廣泛應用于井下帶式輸送機中。缺點(diǎn)是它調定后只能產(chǎn)生固定的拉緊力，當絞車(chē)和控制系統出現問(wèn)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，當輸送帶張力發(fā)生變化，超過(guò)輸送機正常運行的范圍時(shí)，自動(dòng)張緊裝置能迅速調整輸送帶張力，從而保證輸送機正常運行。
2 中興煤礦主斜井輸送機正常運行時(shí)拉緊力計算
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°。
膠帶輸送機參數預選：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。
根據帶式輸送機的實(shí)際工作條件及國內設備生產(chǎn)廠(chǎng)家的加工水平，同時(shí)考慮到現場(chǎng)的管理水平等因素后，確定采用并計算出如下參數：
托輥運行阻力系數：f=0.03
傳動(dòng)滾筒摩擦系數：μ=0.35
每米物料重量：qG=88.19 kg/m
膠帶強度：st=4 500 N/mm
每米膠帶重量：qB＝54.12 kg/m
上托輥每米長(cháng)轉動(dòng)部分重量：qRO=18.45 kg/m
下托輥每米長(cháng)轉動(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)滾筒所需圓周驅動(dòng)力：
Fu =FH+FN+FS1+FS2+FSt=425 909 N
帶式輸送機穩定運行時(shí)傳動(dòng)滾筒所需運行軸功率：
PA=Fu×V/1000＝1 342 kW
帶式輸送機驅動(dòng)電動(dòng)機功率：
PM=PA/η=1 714 kW
式中：η為驅動(dòng)系統正功率運行時(shí)的傳動(dòng)效率（含電壓降），η=0.78。帶式輸送機采用雙滾筒三電機傳動(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Fu1、Fu2 分別為第一和第二傳動(dòng)滾筒圓周力，F1 、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，Fumax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 ，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(chē)拉緊裝置較為合理。而且液壓張力過(guò)大，輸送機起動(dòng)導致輸送帶損壞嚴重，而輸送帶幾乎占了整部輸送機成本的1/2。通過(guò)實(shí)踐證明,重錘車(chē)拉緊可以有效地降低輸送帶的磨損情況,延長(cháng)輸送帶的使用壽命，降低輸送機的成本。
3 主斜井運輸拉緊裝置的選型分析
在對帶式輸送機的工藝布置中，確定合理的拉緊裝置，是保證輸送機正常運轉、起動(dòng)和制動(dòng)時(shí)安全可靠、經(jīng)濟合理的必要前提。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(wèn)題之一。有關(guān)文獻中根據帶式輸送機剛體動(dòng)力學(xué)原理，對3種拉緊裝置的特性進(jìn)行分析，結合多年實(shí)踐經(jīng)驗可得出如下結論：
主斜井向上運輸情況下，隨著(zhù)角度的增大，固定絞車(chē)拉緊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(lái)越小，當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(chē)拉緊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，后者受運距的影響較大�？傊�，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)濟方面看，在運距或傾角較大的情況下，采用固定拉緊裝置使膠帶強度乃至整個(gè)設備升級，如按膠帶升高一級，其價(jià)格上升100元/ｍ(以鋼繩芯膠帶為例)計算，則2 800 ｍ長(cháng)的膠帶(以中興為例)會(huì )因拉緊裝置選擇不當，造成僅膠帶的一次性投資就多增加100元/ｍ×2 800×2=56萬(wàn)元。故建議，在運距較長(cháng)的情況下，應采用自動(dòng)式拉緊裝置；在傾角較大或運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 結論
帶式輸送機所需的拉緊力，在起動(dòng)、穩定運行和制動(dòng)過(guò)程中是不同的。因此，計算拉緊力時(shí)，應按各種工況下輸送帶在驅動(dòng)滾筒上都不打滑的條件計算，理想的拉緊裝置應在考慮自身適用性及經(jīng)濟性的基礎上，能根據輸送機在不同工況下的要求自動(dòng)調整拉緊力，這樣，既可滿(mǎn)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(guò)大的張力。 |
