摘 要：帶式輸送機的拉緊力對啟動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濟性,為合理確定拉緊裝置提供了理論參考。
關鍵詞：拉緊裝置；拉緊力；適用性；輸送帶
1 拉緊裝置概述
常見的拉緊裝置有重力拉緊裝置、固定絞車拉緊裝置、自動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單，應用最廣泛的一種拉緊裝置。它是利用重錘來自動拉緊。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，能自動補償膠帶的伸長。重錘拉緊裝置的特點是拉緊力不變，拉緊位移可變，它適用于固定式長距離運輸機，優點是安全可靠性高；缺點是拉緊力不能調節，空間要求大，在空間受限制的地方，無法使用。
1.2固定絞車拉緊裝置
固定絞車拉緊裝置是利用小型絞車來拉緊，絞車一般用蝸輪蝸桿減速器帶動卷筒來纏繞鋼絲繩，從而拉緊膠帶。這種拉緊裝置的優點是體積小、拉力大，所以被廣泛應用于井下帶式輸送機中。缺點是它調定后只能產生固定的拉緊力，當絞車和控制系統出現問題時，不能產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，同時配備張力傳感器測定輸送帶的張力，當輸送帶張力發生變化，超過輸送機正常運行的范圍時，自動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際工作條件及國內設備生產廠家的加工水平，同時考慮到現場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
上托輥每米長轉動部分重量：qRO=18.45 kg/m
下托輥每米長轉動部分重量：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
傳動滾筒所需圓周驅動力：
Fu =FH+FN+FS1+FS2+FSt=425 909 N
帶式輸送機穩定運行時傳動滾筒所需運行軸功率：
PA=Fu×V/1000＝1 342 kW
帶式輸送機驅動電動機功率：
PM=PA/η=1 714 kW
式中：η為驅動系統正功率運行時的傳動效率（含電壓降），η=0.78。帶式輸送機采用雙滾筒三電機傳動，功率配比2∶1。確定第一傳動滾筒的圍包角α1=180°，第二傳動滾筒圍包角α2=200°。設Fu1、Fu2 分別為第一和第二傳動滾筒圓周力，F1 、F1-2和 F2min 分別為第一和第二傳動滾筒處的輸送帶趨入點和奔離點的張力，Fumax為起動狀態傳動滾筒圓周力。其中 Fumax=FU×KA、KA為啟動系數 ，取值KA=1.25。
第一傳動單元滾筒上圓周力 Fu1= Fumax/3
第二傳動單元滾筒上圓周力 Fu2= 2Fumax/3
設第二傳動滾筒eμα2值用足時，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，在尾部使用重錘車拉緊裝置較為合理。而且液壓張力過大，輸送機起動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。通過實踐證明,重錘車拉緊可以有效地降低輸送帶的磨損情況,延長輸送帶的使用壽命，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、起動和制動時安全可靠、經濟合理的必要前提。而各種拉緊裝置的適用性是工程技術人員關心的重要問題之一。有關文獻中根據帶式輸送機剛體動力學原理，對3種拉緊裝置的特性進行分析，結合多年實踐經驗可得出如下結論：
主斜井向上運輸情況下，隨著角度的增大，固定絞車拉緊裝置膠帶最大張力與自動式膠帶最大張力及重錘式膠帶最大張力的差值越來越小，當傾角大到一定程度時，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。總之，在提升傾角較大時，推薦采用重錘拉緊裝置或者液壓拉緊裝置。
從經濟方面看，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設備升級，如按膠帶升高一級，其價格上升100元/ｍ(以鋼繩芯膠帶為例)計算，則2 800 ｍ長的膠帶(以中興為例)會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=56萬元。故建議，在運距較長的情況下，應采用自動式拉緊裝置；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、穩定運行和制動過程中是不同的。因此，計算拉緊力時，應按各種工況下輸送帶在驅動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濟性的基礎上，能根據輸送機在不同工況下的要求自動調整拉緊力，這樣，既可滿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大的張力。 |
