一种新型带式输送机重锤张紧装置

任晓峰

华电重工股份有限公司上海分公司

1 引言

张紧装置是皮带机的重要组成部分之一,其作用是在各种负载下保持皮带一定的张力,使皮带压紧滚筒并产生足够的摩擦力,保证皮带机不打滑。由于港口设备负载较大,张紧配重较重,在更换皮带等检修维护工作中,提升张紧配重操作困难,影响维保效率。为解决以上问题,提出一种新型的重锤张紧装置。

2 皮带机张紧形式对比

常用的皮带机张紧形式按自动化水平可分为2类:①手动调节张紧力的形式,如螺旋丝杆式张紧装置、手动液压式张紧装置;②自动提供张紧力的形式,如自动液压张紧装置、重锤式张紧装置。在实际的使用过程中,各类型张紧装置各有优缺点。

手动调节张紧力这种张紧形式,缺点是需要有经验的人员手动操作,操作难度大、效率低,难以适应智能化发展趋势。

自动液压张紧装置一般布置在皮带机两端,张紧滚筒固定于一个可滑动的框架上,由液压油缸推拉框架带动张紧滚筒移动,提供张紧力。随着皮带机的运行,皮带张力会逐渐减小。为实现皮带张力不变,需要液压油缸自动拉紧皮带,利用油缸压力或者压力传感器提供数据,经PLC程序计算来控制液压系统增加或减小流量,改变油缸行程实现补压。其优点是整体重量轻,无需人为参与,维护工作量少。其不足之处是整个系统的可靠性取决于液压系统的可靠性,在低温环境下液压系统的可靠性有所降低;液压系统的维护需要专业能力较强的人员,平时不易快速维护。

重锤张紧装置一般布置在皮带机回转中心的中后部,依靠配重的重力为皮带机提供张力,优点是可给皮带机提供恒定的张力,一旦安装调试完成,张力恒定无需人工调整。但皮带机检修维护需要提升配重时,较大的重量对操作会造成困难。

3 设计方案

为增加检修维护操作的便捷性,提出一种新的设计方案。在原重锤装置上增加一套机械装置,该装置由钢丝绳缠绕系统、滑轮组和提升装置组成,通过滑轮组和钢丝绳缠绕系统来提升和降低配重,增加操作的便捷性(见图1)。

1.张紧滚筒支架 2.套管 3.配重支架 4.12.轨道 5.张紧滚筒 6.配重块 7.9.定滑轮 8.皮带机钢结构 10.动滑轮11.滑动框架 13.固定挂钩 14.提升装置 15.储绳器图1 新型重锤张紧装置结构

3.1 结构组成

在皮带机钢结构上下各安装1组定滑轮;在可移动框架上安装2组动滑轮。可移动框架由配重支架、张紧滚筒支架和套管组成;配重块安装在配重支架上,张紧滚筒安装在滚筒支架上。框架带动张紧滚筒和配重块在轨道上升降;滑轮组均布置在框架的外侧,便于安装、检修维护。

3.2 工作原理

钢丝绳的固定端固定在皮带机钢结构下部并靠近定滑轮9;固定好的钢丝绳先通过第一组动滑轮,绕过定滑轮9后再通过第二组动滑轮,最后绕过定滑轮7到达储绳器。平时钢丝绳存储在储绳器中,当需要对配重进行提升时,将钢丝绳的活动端连接到提升装置上,操作人员水平拉动钢丝绳即可使重锤装置垂直提升。

通过滑轮组即可改变力的方向,实现快速和轻便的提升重锤,从而对皮带机进行检修维护。省力的大小取决于动滑轮组的数量,原则上两组动滑轮对应一组定滑轮。省力的同时,出绳的绳长和出绳速度也成倍的增加,这在设计提升装置时需要考虑。所有的滑轮均布置双侧防跳绳结构,避免皮带机启动时的瞬间跳动造成钢丝绳脱出。

钢丝绳还可将配重拉住起到防止配重突然坠落的作用,成为重锤装置的安全防坠落机构,提高整个装置的安全性。

3.3 计算与选型

提升装置选型计算包括:

(1)

S=nh

(2)

Vs=nV0

(3)

式中,F为出绳端的拉力;G为被提升的载荷总和;n为通过动滑轮的钢丝绳数量;S为出绳长度;h为配重的提升行程;Vs为出绳端的速度;V0为配重的提升速度。

计算参考实际用户的真实数值G取160 kN,n=8,钢丝绳与滑轮的摩擦系数与材质有关,通常取μ=0.1～0.3,动载系数k1=1.1,不均衡载荷系数k2=1.1～1.25,拉力为26.2～35.75 kN。张紧行程h取1.5 m,则S=12 m;提升速度V0为0.5 m/min,则出绳速度Vs=4 m/min。选取2台固定式电动葫芦做为提升装置,工作级别低于M3(工作频率很低,1年1次至数次),起重量5 t,绳长15 m,出绳速度>4 m/min。

钢丝绳选型计算如下:

Piη4=P0

(4)

Pi+P0=2P

(5)

式中,Pi为钢丝绳紧边工作拉力;P0为钢丝绳松边工作拉力;P为钢丝绳初始张紧力取50 kN;η是单个滑轮效率,取0.98。由此,计算得Pi=52 kN。钢丝绳最小安全系数取5.6,则钢丝绳的破断拉力为291 kN[1]。

选用钢丝绳型号22-6x9W+FC-1770,钢丝绳公称直径为22 mm,破断拉力为308 kN。

3.4 设计优点与应用成效

新型重锤张紧装置结构紧凑,滑轮组结构简单,操作便捷,检修方便。滑轮、钢丝绳、紧固件均为标准件,采购方便;支架、连接件等均为标准型钢简单的焊接而成,无高精度的加工要求,制造难度低。该装置平时处于静态受力状态,没有反复的拉力变化,可增加钢丝绳的寿命。

装置采用滑轮提升装置,操作者可轻松地提升和降低重锤,提高操作效率,降低劳动强度。新型重锤张紧装置于2020年在福建某港口投产使用。用户的重锤张紧提升重量≤16 t,原提升重锤装置需要用到2个15 t葫芦,自重100 kg左右,一次提升或下降需要多人共同操作,现仅需使用2个5 t葫芦,自重35 kg左右,2人即可完成操作。实践证明,该装置具有很强的可靠性和耐用性,维护检修方便。

4 结语

该新型重锤张紧装置具有钢丝绳缠绕系统和滑轮组提升装置,结构简单、紧凑,操作方便且能够提高工作效率。此项成果已获得国家实用新型专利。