带式输送机张紧系统的国内外发展与应用

张亮亮，王 坚

（1.乌审旗蒙大矿业有限责任公司，内蒙古 乌审旗 017307；2.华电重工股份有限公司，北京 100044）

0 引言

带式输送机是非常重要的物料连续搬运装备，在许多行业得到了广泛的应用，具有适应复杂输送线路、无污染、运营维护成本及能耗低等特点。目前，长距离、高带速、高效率、智能化及绿色环保成为带式输送机的主要发展方向之一，已形成物料搬运系统的“高速公路”。而张紧装置作为带式输送机正常运行不可或缺的重要组成部分，也经历了不断的技术更新，即从传统的纯机械张紧（如螺旋张紧）到张紧力半自动可调（如绞车张紧），再到张紧力完全自动可调装备的出现（自动张紧）3个阶段。

1 带式输送机张紧装置的作用

输送带是黏弹性体，在带式输送机的正常运行过程中会产生蠕变现象，使其变长而松弛；在启动、制动过程中会产生附加动张力，使输送带产生弹性伸长，从而使输送机打滑而不能正常工作。张紧装置作为带式输送机正常运行不可或缺的重要组成部分，其主要作用可以归纳为以下几点：①确保输送带在传动滚筒奔离点具有足够的张力，防止打滑现象的产生；②确保输送带圆周上的各点具有足够的张力以满足两托辊之间悬垂度的限制条件；③张紧装置应能补偿输送机启、制动等非稳定工况下动张力引起的输送带弹性伸长；④补偿输送带的永久性伸长和弹性伸长；⑤为输送带接头提供必要的行程。

2 带式输送机张紧装置的发展阶段

张紧装置对带式输送机的稳定、可靠运行有很大的影响，国内外许多企业和科研人员都对其进行了深入的研究，归纳其发展阶段如下：

2.1 固定式张紧阶段

该阶段的主要产品有固定式螺旋张紧与绞车张紧。固定式张紧装置是指在输送机的正常运转过程中张紧滚筒位置保持不变的一种张紧装置，当张紧行程和张紧力发生变化时，需手动重新调整其张紧力和位置。

在螺旋张紧系统中，张紧滚筒即尾部改向滚筒的轴承座安装在可移动的支撑架上，旋转螺杆可使张紧滚筒往复移动，以完成对输送带的张紧与放松。其结构简单、成本低，但由于张紧行程过小，只适用于短距离（小于80m）输送机。当输送机运行一段时间后，输送带因塑性变形而伸长，此时需手动旋转螺杆以防止张紧力减小引起传动滚筒打滑。图1为螺旋张紧装置。

图1 螺旋张紧装置

固定式绞车张紧装置可分为手动和电动两种，利用蜗轮蜗杆减速器带动卷筒来缠绕钢绳，使张紧小车移动，从而张紧输送带。其占用空间较小，能产生较大的拉紧力，在中距离带式输送机中应用广泛。但是不能在输送机处于运行状态时对张紧力进行调节，缺乏安全保护装置，易发生事故。图2为固定式绞车张紧装置。

2.2 张紧力半自动可调阶段

该阶段的典型产品为绞车自动张紧装置和重锤式张紧装置，其主要技术特征是能够实现输送机在稳定运行阶段的张紧位置可调。

重锤式张紧装置是一种结构最简单、成本较低且应用范围最广泛的张紧装置。尽管在输送机启动和停机时对张紧装置产生惯性力，但它能始终保持张紧力不变，并且能自动吸收和补偿输送带的弹性伸长和永久性伸长。重锤式张紧装置的结构形式有单重锤式、双重锤式和重锤车式，其结构形式如图3所示。单、双重锤式张紧是利用重锤自重来张紧输送带，为了安放悬挂重锤需专门建立酮室或重锤塔架，以保证足够的张紧与安装行程。重锤车式张紧是把张紧小车水平或倾斜布置，通过钢丝绳牵引张紧小车从而张紧输送带。重锤式张紧装置的特点是张紧力保持不变，张紧位移可变，安全可靠性较高；但是同时也存在较多问题，由于重锤的张紧力是恒定不变的，这就会导致输送带的张紧力是按输送机启动、制动和正常运行时所需的最大张紧力进行设计的，在某种程度上会使输送带始终处于高张力的工作状态，直接影响了输送带的使用寿命。另外该张紧装置占用空间大且笨重，当输送带损坏需要维修或重新接头放松输送带时比较费时费力。

图2 固定式绞车张紧装置

图3 重锤式张紧装置

2.3 动态自动张紧阶段

根据长距离带式输送机对动态特性的要求，该阶段所研制的张紧装置具有张紧力实时可测可调的功能，同时根据张力的变化能自动补偿输送带伸长量，且能够满足带式输送机在不同运行工况下对张紧力的自动调节。

与固定式和重锤式张紧装置相比，最大的不同点是它具有传感元件、电气控制系统及综合保护装置等。根据控制张紧力执行元件的不同，自动式张紧装置可分为电动绞车式张紧装置（见图4）、液压油缸式张紧装置（见图5）和液压绞车式张紧装置。

根据控制输送带张力变化规律的不同，自动式张紧装置可分为稳定式、随动式和兼有稳定和随动特征的综合式3种。稳定式自动张紧装置在输送机启动过程中能自动使传动滚筒的奔离点张力为正常运行时的1.3倍～1.5倍，启动完成后自动调节张紧力为正常运行时的张紧力，且使传动滚筒奔离点张力在一定误差范围内保持恒定，不跟随输送机负载及黏着条件等其他参数的变化而变化；随动式自动张紧装置能使传动滚筒趋入点与奔离点输送带张力的比值保持恒定；综合式自动张紧装置的特征是输送机在启动过程中其作用方式是随动的，而在正常运行过程中其作用方式是稳定的。

图4 电动绞车自动张紧装置

图5 液压油缸式自动张紧装置

3 张紧装置的国内外发展现状

国外研究带式输送机自动张紧装置的国家主要有俄罗斯、日本、法国和澳大利亚等。山东兖矿集团曾引进法国A 型液压自动张紧装置，采用液压系统，通过执行元件油缸内活塞的往复运动来承受输送机运行所产生的塑性伸长和过渡工况下弹性伸长的变化。该张紧装置在运行中液压系统经常发生压力失调和调定压力突然下降，低于稳压保护开关，迫使输送机停止运转，对生产造成了影响。澳大利亚ACE 输送机公司研发的APW 张紧装置通过控制湿式盘形离合器和防反转湿式制动闸来调节输送带的张紧力，即通过激励离合器张紧输送带，通过激励制动闸释放输送带，我国的神华集团、同煤集团和宝钢等大型煤炭、钢铁生产企业较多地使用这种张紧装置，该张紧系统具有较好的动态性能，且响应速度快、适应性强、安全可靠、保护功能完善、体积小。

我国对带式输送机液压自动张紧装置的研究起步较晚，随着带式输送机技术与市场需求的不断发展，推动了我国自动张紧技术的深入发展。对带式输送机液压自动张紧技术进行研究的高校与科研机构有中国矿业大学、太原理工大学、山东科技大学及煤炭科学研究总院上海分院等，并且取得了明显的研究成果，开发出了一系列相关产品，如DYL 型液压油缸自动张紧装置、YZL型液压绞车自动张紧装置等。另外，近些年也有很多企业（如北京奥特曼技术有限公司、徐州西子电气等）进行了液压自动张紧装置的研究与制造，产品也在国内得到了较广泛的应用。国内在带式输送机张紧系统理论方面的研究尚不成熟，与国外相比，国内产品响应速度慢、张紧力调节不够准确、振动严重、安全性与可靠性较低。

［1］ 戴建立.带式输送机自动张紧装置的现状及研究［J］.煤矿机械，2007（11）：3－5.

［2］ 宗勇，宗敏.法国A 型胶带输送机液压张紧装置分析［J］.煤炭科学技术，1997（3）：28－30.

［3］ 宋伟刚.通用带式输送机设计［M］.北京：机械工业出版社，2006.

［4］ 李福霞.长距离带式输送机自动张紧装置的研究［D］.西安：西安科技大学，2009：43－48.