带式输送机液压张紧装置设计探讨

带式输送机液压张紧装置设计探讨

２００８年第１期

煤炭工程

带式输送机液压张紧装置设计探讨

侯

波

（安徽理工大学机械工程系，安徽淮南２３２００１）

摘要：带式输送机张紧数量对保证输送机安全正常工作十分重要。文章对一种适用于长运距、大运量带式输送机的液压张紧装置进行了研究和探讨，做了总体结构和液压系统设计，分析了工作原理，对主要技术参数的选取进行了讨论。其液压系统具有结构简单、使用元件少、性能完善、工作平稳、可靠等特点，可供设计、制造和使用单位参考。

关键词：带式输送机；张紧装置；液压系统中图分类号：ＴＤ５２８

文献标识码：Ｂ

文章编号：１６７１—０９５９（２００８）０１－００２３旬２

带式输送机是煤矿企业中广泛使用的连续运输设备。定性的影响。在输送机工作过程中，张紧油缸应能提供足随着矿井生产能力的提高，目前正向着长运距和大运量的够、恒定、便于调节和控制的张力，且保护完善、工作可方向发展，张紧装置对保证其正常工作具有重要作用。液靠。对液压系统的基本要求是：①提供额定张力，能满足压张紧具有工作平稳、可靠、保护完善、调节方便等优点，启动时较大的张力需要；②能保持张力的恒定；③张力的可适应多种工况的需要和不同的机型，是一种较先进、理设定和调节要方便；④能实现过载和断带保护。

想的张紧方式。本文研究了一种具有比较大的张紧行程，据此，选择基本回路和组成液压系统（见图２），该系适用于运输距离较长的带式输送机液压张紧装置，设计了统用油缸提供的拉力实现张紧，采用两个二位三通电磁阀，液压系统，分析了工作原理，对主要技术参数的选择进行通过油路的切换，来满足启动工况和正常工作时对压力（张了讨论，可供设计、制造和使用单位参考。

力）的不同需要；采用大容量蓄能器维持张力的恒定（可避免泵频繁启动）；采用电液比例溢流阀设定和调节压力；采

ｌ总体结构

用卸荷溢流阀实现泵卸载；采用二位二通液动阀实现断带该种张紧装置的总体结构如图ｌ所示。它主要由液压保护；利用压力继电器在不同压力作用下所发出的电信号，泵站、张紧油缸、蓄能站、隔爆控制箱及慢速绞车等部分实现油路的控制和切换，现对其工作原理进行分析。

组成。用张紧油缸提供拉力，通过动滑轮、定滑轮、钢丝２．１

启动

绳拉动张紧小车和张紧滚筒实现张紧；用慢速绞车对张紧先开动绞车，使皮带初步张紧，张紧油缸的活塞杆完

小车和滚筒进行较大行程的牵引和调动，以满足断带调整、全伸出后，再关闭绞车电机，刹住滚筒（其上的钢丝绳被固重新接头以及位置转移时张紧滚筒较大的行程需要。

定），将二位三通阀５和１５，卸荷溢流阀４中的二位二通阀置于图２所示位置（１ＤＴ、２ＤＴ和３ＤＴ均失电），再开动油泵。泵３的工作压力由溢流阀１０（其工作压力由启动工况所需的较大张力决定，为额定压力的１．５倍）调定，压力油经二位三通阀５的左位、单向阀６、二位三通阀１５的左位进入张紧油缸１８的有杆腔，其无杆腔通油箱，活塞杆缩回，通过滑轮组拉动张紧小车向右移动，以较大的张力（１．５倍额定张力）实现张紧，满足启动工况的需要。

１一胶带；２一张紧小车；３一小车轨道；４一钢丝绳；５一滑轮组；当张紧油缸的工作压力达到额定值的１．５倍时，压力６一行程开关；７一液压泵站；８一固定绳座；９一防爆控制箱；

１０一张紧油缸；１ｌ一蓄能器；１２一慢速绞车

继电器１７动作，发出信号，启动皮带机的驱动滚筒，并同图ｌ张紧装置的总体结构

时使２ＤＴ和３ＤＴ得电，使二位三通阀５和１５切换到右位，２液压系统

泵经过二位三通阀５和１５的右位向油缸供油。此时，泵的工作压力由电液比例溢流阀９（其调定压力为额定压力的液压系统是张紧装置的主体，对张紧装置的性能有决

１．１倍）调定，转为正常工作所需的压力（额定压力，其值

收稿日期：２００７—０６—２０

作者简介：候波（１９５８一），男，汉族，山东烟台人，副教授，主要从事矿山机械和液压技术方向的教学和科研工

作。

带式输送机液压张紧装置设计探讨

煤炭工程２００８年第１期

卸荷溢流阀４中溢流阀的工作压力为额定工作压力的２倍，作系统的安全阀用。

２．４

断带保护

当皮带由于接头脱落、疲劳等原因断开时，张紧小车

会在张紧液压缸拉力的作用下以较大的冲击力和速度向液压缸方向移动，给张紧装置造成冲击破坏。为避免此种情况的发生，在系统中设置了断带保护回路。在启动和正常工况下，二位二通液动阀１１的右端有控制压力油的作用，使其切换到右位，将蓄能器和油箱之间的通路切断。断带时，由于张紧油缸的负载大为减少，工作压力丧失，在弹簧力的作用下，该阀被切换到左位，将蓄能器和油箱之间的管路接通，液压缸有杆腔和蓄能器中的高压油通过二位二通液动阀ｌｌ的左位通油箱，张紧油缸卸荷，停止牵引，

１一油箱；２一滤油器；３一油泵；４一卸荷溢流阀；５、１５一二位三通电磁阀；６、８一单向阀；７一电控制器；

实现断带保护。

以上工况，各电磁铁得失电情况见表ｌ。

表１各工况电磁铁状态

９一电液比例溢流阀；ｌＯ一溢流阀；１１一二位二通液动阀；１２、１６、１７一压力继电器；１３一截止阀；１４一蓄能器；

１８一张紧液压缸图２液压系统图

由输送机正常工作时所需的张力决定）。并同时向蓄能器１４充油（此时，二位二通液动阀１１的右端有压力油的作用，被切换到右位，将蓄能器和油箱间的通路切断）。

２．２张紧和保压（维持张力恒定）

当蓄能器１４内压力达到额定值（由额定张力决定）的１．１倍时，压力继电器１２动作，发出信号，使１ＤＴ得电，将卸荷溢流阀４中的二位二通阀切换到左位，泵３经过该阀卸荷运转。单向阀８将张紧油缸有杆腔的油路封闭，由蓄能器１４经２位３通阀１５的右位向其供油，弥补泄漏，维持张力基本不变。当由于泄漏、货载减少、皮带松驰等原因使压力（张力）降低到额定值的ｏ．９倍时，压力继电器１６（降压发讯）动作，发出电信号，使１ＤＴ失电，该阀又切换到图２所示位置，泵３又恢复工作，继续向张紧油缸供油，其活塞杆缩回，使压力（张力）又上升到额定值的１．１倍后，压力继电器１２又动作，发出信号，使１ＤＴ又得电，４中的二位二通阀切换到左位，泵３又卸荷。此后将重复上述过程，使压力（张力）在额定值的０．９—１．１倍之间变化，保持张力的基本恒定。为避免泵的频繁启动，可选择容量较大的蓄能器。

工作过程中，若胶带伸长变形过大，张紧油缸完全缩回后，仍未实现张紧，可开动绞车拉动张紧小车，使张紧油缸的活塞杆完全伸出后，再重复上述过程。

据。

３）蓄能器容量。可按有关公式计算确定。考虑到其容量越大保压时间越长，泵的启动间隔也就越长，节能效果就越好（但蓄能器的体积也越大，不便于安装和使用），蓄能器的容量应不小于张紧油缸有杆腔的有效容积的２倍。为减少单个蓄能器的容量，可采用两个蓄能器并联使用。

４）油缸行程。油缸行程值越大，补偿胶带伸长变形的能力越强，但油缸结构尺寸也随之增大，给制造和安装带来困难。综合各方面因素，可取油缸行程为ｌ～１．５ｍ，运距长，取大值，运距短，取小值。

１）压力。可根据额定张力大小或参考同类型机械确定。为缩小油缸尺寸，使液压系统结构紧凑，宜选用较高的工作压力。

２）流量。因系统中设置有蓄能器，应分别计算启动和张紧工况下所需流量，取其均方根值作为选择泵流量的依

３几个问题的讨论

２．３张力的设定和调节

根据输送机的胶带类型、带宽、运量和运距确定所需张力后，再将其转变成压力信号，根据此信号设定溢流阀１０和电液比例溢流阀９的工作压力。溢流阀１０的工作压力为额定工作压力的１．５倍；电液比例溢流阀９的工作压力为额定工作压力的１．１倍，工作过程中，可通过电控制器７和电液比例溢流阀９来设定和调节额定工作压力和张力；

２４

４结论

该种液压张紧装置和系统具有以下特点：①系统简单，使用元件少，工作平稳、可靠；②采用大容量蓄能器使张紧力保持恒定，可避免泵的频繁启动，节能；③可实现多种保护功能，张紧行程和张力的设定和调节方便；④采用压力切换回路，可转换泵的工作压力，满足启动和正常工况的需要，相互干扰小，工作可靠性高。

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２００８年第１期煤炭工程

提升机基础设计的几个问题

李照亮

（煤炭工业太原设计研究院，山西太原０３０００１）

摘要：文章对提升机与混凝土基础间的传力进行了较详细的分析；比较了各规范对基础稳定系数的确定，对提升机基础的稳定系数取值提出了建议值；并列出了提高提升机基础抗滑能力的一些措施，可供设计参考。

关键词：局部承压；抗剪键；抗倾覆；抗滑移；稳定性

中图分类号：ＴＤ５３４

文献标识码：Ｂ

文章编号：１６７１一０９５９（２００８）０１明２５旬３

一般设备厂家提供提升机基础的相关资料，与结构相关的有：设备力的作用点及大小、预留洞、套管、螺栓及型钢抗剪键等。如图１。

提升机房是煤矿地面生产系统的重要组成部分。与井架并列为提升系统的重要建筑物。随着煤矿生产能力的提高，以往单一的提升方式已不能满足现代企业生产的需要，逐步发展到多轮、多绳的提升方式。提升钢绳的拉力也随之增大，作用在提升机基础上的拉力也越来越大。以往单绳提升机仅靠基础自重即可满足提升机的稳定要求。基础也可按构造要求做成素混凝土基础。现在大型矿井中采用的多绳提升机，则仅凭提升机部分的基础自重远远满足不了基础稳定的要求。需要扩大基础的配重或另采用其它锚固的技术措施。从而对提升机基础的设计提出了新的问题和新的要求，也越来越受到工程技术人员的重视。

１提升机基础的受力分析

１．１提升机钢绳拉力的确定

提升机钢绳一端与提升容器箕斗或罐笼相连，另一端与提升机滚筒相连。通过支撑井架与提升机基础形成力的平衡系统。因此，提升机钢绳荷载可按井架中钢绳荷载确定，具体如下：

１）正常工作时提升机钢绳荷载（Ｑ。）标准值：

按《矿山井架设计规范》ＧＢ５０３８５—２００６中第４．１．３条计算。

２）断绳时提升机钢绳荷载（Ａ。）标准值

对于单绳提升，其中一根钢绳上为断绳荷载，另一根为２倍正常工作荷载；

对于多绳提升，其中一侧为所有钢绳的断绳荷载，另一侧为所有钢绳的０．３３倍断绳荷载。

由图１知：提升机是通过螺栓受拉，型钢抗剪键受剪将水平力传递到基础上。

提升机基础从整体上看，为大块式基础。其计算模型为刚体，基础各部分之间基本没有相对变形，应力水平低，一般可不进行整体强度计算。２０世纪７０年代某厂红旗牌压

图１提升机基础

１．２提升机设备与基础间传力

参考文献：

［１］

张华林 带式输送机的自动液压张紧装置［Ｊ］＿起重运输机械，２００２，（９）：１０～１１‘

［２］姜继海，宋锦春 液压与气压传动［Ｍ］ 北京：高等教育出版社，２００２．

［３］谢锡纯，李晓豁．矿山机械与设备［Ｍ］．徐州：中国矿业

大学出版社，２０００．

（责任编辑赵巧芝）

收稿日期：２００７—０９—２９

作者简介：李照亮（１９７２一），男，山西柳林人，工程硕士，煤炭工业太原设计研究院建筑所副所长。

带式输送机液压张紧装置设计探讨

带式输送机液压张紧装置设计探讨

作者：作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：引用次数：

侯波， HOU Bo

安徽理工大学,机械工程系,安徽,淮南,232001煤炭工程

COAL ENGINEERING2008，""(1)0次

参考文献(3条)

1.张华林 带式输送机的自动液压张紧装置[期刊论文]-起重运输机械 2002(09)2.姜继海.宋锦春 液压与气压传动 20023.谢锡纯.李晓豁 矿山机械与设备 2000

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本文在对国内外现有的张紧装置进行分析的基础上，通过对胶带在不同工况下的静、动张力的综合分析，研究其对张紧装置动态特性的具体要求，并运用现代检测技术、液压控制技术和计算机控制技术，提出了实时检测并能自动调节张力的解决方案。设计了包括液压控制部分、张紧力检测部分和电控部分在内的对胶带张紧力实时调控的系统，该系统以张力传感器为监测元件、以比例溢流阀为控制元件，通过改变电流的大小来改变比例溢流阀的压力，进而控制液压系统的压力，实现张紧力的实时调节。对该系统的主要元件进行了建模和选型，并用MATLAB/SIMULINK仿真软件建立了仿真模型，得到了PID校正前后的时间响应曲线和特性响应曲线，并进行比较分析，得出校正后系统的各性能指标均符合要求的结论。此外，对电控系统进行了硬件和软件的设计，并进行了模拟实验，证明了其控制部分的运行可靠性。

本文从理论上证明了该种系统的可行性，它具有响应快、适应性强、控制方便、维护简单等特点，克服了传统张紧装置的弊病，延长了胶带的使用寿命，提高了工作效率，为新型自动张紧装置的研发做了一定基础性的工作。

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运用MATLAB/Simulink工具对异步电动机建立仿真模型，并给出异步电动机在起动和突然加载时的仿真结果。对变频调速自动张紧装置系统采用MATLAB/Simulink工具进行了仿真分析研究，得出起动时电动机转速变化曲线，输送带张力变化曲线。变频调速自动张紧装置作为一种新型的张紧装置，本文从理论上研究了它的可行性。它具有响应速度快、适应性强、控制方便、维护简单等特点，可为今后的实际生产提供一定的理论指导。

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