斗轮堆取料机皮带液压张紧装置可靠性研究

魏来柱，庄辛喆

（青岛港股份有限公司前港分公司，山东青岛 266500）

0 引言

煤炭、矿石、粮食等大宗散货的中转运输过程离不开皮带机，斗轮堆取料机上的臂架皮带机部分也是皮带输送机的一种。皮带输送机正常启动和运行，是由电机带动滚筒再由滚筒带动皮带一起运动的。皮带与滚筒之间要有足够的摩擦力，皮带的张紧装置提供合适的张紧力而产生摩擦力。传统的张紧方式有重锤式和螺杆式。重锤式张紧依靠自身的重量发挥张紧作用，使用过程中有诸多不便，重量大，重达十几甚至二十几吨，调节困难，特别是检修时张紧释放困难，要多人合力使用手拉葫芦等起升工具，或者动用大型吊车吊挂张紧配重的方式释放张紧，实用性和经济性较差。因此，有必要性对液压张紧装置的可靠性进行研究。

1 传统的皮带机张紧形式

从传统皮带输送机到堆料机、取料机、装船机等臂架机构皮带输送机，均需要相应合适的张紧装置，对皮带输送机进行张紧，以保证皮带输送机正常可靠运行。

目前，常用的张紧装置主要有配重重锤式和固定螺旋式。其中地面大型皮带输送机、堆料机、取料机和装船机等的皮带输送机应用重锤式张紧装置（图1）。距离较短、功率较小的皮带机，例如，移动式皮带机、筛分机等应用固定螺旋式张紧装置。

图1 大型皮带机重锤式张紧装置

2 斗轮堆取料机臂架皮带机液压张紧装置

青岛港股份有限公司前港分公司27#斗轮堆取料机2017年5 月开始设计更新，设计之初就提出臂架皮带机使用液压张紧装置。经过调查研究和现场使用实际，主持设计了现用的液压张紧装置的工作方式和控制程序，达到安全保护要求。2018 年12 月投入使用，是公司第一台采用液压张紧的皮带机，也是第一台采用液压张紧的斗轮堆取料机。经过一年多的使用和现场调试经验积累，对该液压张紧装置的使用有了进一步了解（图2）。

图2 27#堆取料机臂架皮带机液压式张紧

2.1 27#斗轮堆取料机臂架皮带机张紧装置工作原理

27#斗轮堆取料机臂架皮带机张紧装置接入堆取料机的PLC，实现液压系统的自动化控制。液压张紧装置的电磁阀线圈、压力继电器等电气控制元件接入堆取料机PLC 系统，通过PLC 系统控制液压装置的电气控制元件，从而控制液压阀件的通断，实现液压张紧装置的动作，并与斗轮堆取料机整机实现控制连锁保护，如图3～图5 所示。

图3 27#堆取料机液压站阀组

图4 27#堆取料机液压原理

图5 27#堆取料机皮带机张紧装置油缸

2.2 27#斗轮堆取料机臂架皮带机张紧装置两种状态

2.2.1 张紧运行状态

操作者按下皮带机张紧按钮，油泵M1 开始运转，延时2 s后二位四通电磁换向阀S1 得电，将压力油切向主油路。再延时0.5 s 后，三位四通电磁换向阀S2、S4 以及插装式电磁阀S5、S7 得电，分别向油缸26A、26B 无杆腔供油。油缸推出皮带开始张紧，无杆腔及管路压力上升，当压力达到17 MPa 时，压力继电器H1（或H2）信号断开，电磁阀S2、S4（H2 对应S5、S7）失电。延时1 s，电机M1 和电磁阀S1 失电，皮带张紧力切换到额定值保压，皮带机可以启动。在皮带机运行过程中，油缸无杆腔及管路失压时，蓄能器23A（或23B）进行压力补充，当蓄能器补充的压力不足时，油缸推力低于设计推力，无杆腔及管路压力低于10.8 MPa 时，H3（或H4）信号闭合，油泵M1 开始运转。延时1 s，电磁阀S1、S2（或S5）得电，开始补压。直到压力达到设定置12 MPa，H3（或H4）信号断开，电磁阀S2（或S5）失电，延时1 s，电机M1 和电磁阀S1 失电，系统保压，皮带机持续运行。

2.2.2 张紧松开操作

在皮带机停机状态下进行操作，操作者按下臂架皮带张紧松开按钮，此时皮带机不能启动，油泵M1 开始动转。延时2 s后，二位四通电磁换向阀S1 得电，将压力油切向主油路。再延时0.5 s 后，三位四通电磁换向阀S3 和S6 得电，分别向油缸26A、26B 有杆腔供油，油缸缩回，皮带开始松弛。皮带松弛后，松开按钮，油泵M1 断电，电磁阀S1、S3、S6 失电复位，皮带保持松弛状态。

3 实例分析液压张紧装置的优劣

3.1 实例

（1）调整油缸压力方便快捷。为减少27#斗轮堆取料机臂架皮带机滚筒承受的拉力，延长滚筒轴承及皮带使用寿命。在保证安全运行的前提下，经综合推算，将张紧推力降低4 t，即油缸供油压力从12 MPa 降至9 MPa。只需调整溢流阀6B、6C，使系统供油压力降至10 MPa，然后将压力继电器H3、H4 的信号动作压力调整为9 MPa，即可实现对液压缸推力的调整。

（2）维修方便，释放张紧简单易操作。2019 年3 月24 日，对27#斗轮堆取料机臂架皮带机改向滚筒进行更换作业时，需释放张紧，方可进行维修作业。如果使用重锤式张紧形式，必须要多人合力使用手拉葫芦等起升工具，或者使用吊车进行吊挂完成张紧的释放。使用液压张紧装置，只需按下“皮带张紧松开”按钮，待皮带张紧松开时，松开按钮即可完成张紧装置的释放，省时省力，高效安全。

3.2 优势

（1）提升设备经济性和可靠性。液压张紧装置使设备的操控更简单、快捷，更好适应不同工况下输送带对张紧力的需要，提升输送带使用寿命。

（2）操作方便、省时省力。液压式张紧装置只需1 人即可操作，方便快捷。

（3）张紧力调整方便。增减张紧力只需调整相应的液压阀和压力继电器，达到油缸压力合适即可，通过换算即可得到预期张紧力。重锤式张紧调整，需要进行配重的重量增减，操作不便且不容易掌握平衡。

3.3 劣势

液压张紧装置结构复杂，技术难度高、不易掌握，工作原理较复杂不直观。需要具有一定经验的技术人员或者经过培训才能掌握其工作原理，方可进行现场操作。

4 结论

以27#堆取料机臂架皮带机液压张紧系统的现场实际应用为基础，结合理论知识，对液压张紧装置的可靠性进行研究，主要取得以下研究成果。

（1）通过现场实际比较得出结论，虽然液压张紧在后期维护和消耗上，较配重式张紧以及固定螺旋式张紧要求多一些，但从改善皮带受力、整体设备运行的平稳程度、有效延长皮带使用寿命及安全等长远角度看，液压张紧装置性能要优于其他两种张紧形式，更适合于当代社会发展需求，有利于皮带机系统稳定运行，整体设备更安全可靠。

（2）通过实际分析，得出在整个皮带机系统检修中，使用液压张紧装置更便利，更加节省人力、物力和时间。提高维修效率，降低工人劳动强度和风险，提高设备完好率。