斗轮堆取料机带式输送机液压张紧装置的正确选择及应用.pdf

斗轮堆取料机带式输送机 液压张紧装置的正确选择及应用 徐万鑫丛铭辉 长春 发 电设备 总厂 长春1 3 0 0 3 3 摘要通过对斗轮堆取料机带式输送机张紧力变化规律的分析 ，论证了传统张紧方式的局限性及弊端， 以及液压张紧方式的优势所在，并根据液压系统的控制方式不同，分析了不 同类型的液压张紧装置的原理及特 点，探讨了不同类型液压张紧装置的应用。 关键词斗轮堆取料机 ；带式输送机 ；液压张紧装置；应用 中图分类号U 6 5 3 ． 9 2 8 ． 5 T H 2 2 2 文献标识码 A 文章编号1 0 0 1 0 7 8 5 2 0 1 4 0 5 0 0 1 7 0 3 Ab s t r a c t T h r o u g h a n a l y s i s o f t e n s i o n c h a n g e r u l e s f o r t h e b e l t c o n v e y e r o f b u c k e t w h e e l s t a c k e r r e c l a i me r ，t h e p a p e r d e s c r i b e s t h e l i mi t a t i o n a n d d e f i c i e n c i e s o f t r a d i t i o n a l t e n s i o n t y p e s ，a d v a n t a g e s o f t h e h y d r a u l i c t e n s i o n t y p e ，a s we l l a s p r i n c i p l e s a n d f e a t u r e s o f d i f f e r e n t t y p e s o f h y d r a u l i c t e n s i o n d e v i c e s ，a n d t h e i r a p p l i c a t i o n s a c c o r d i n g t o d i f f e r e n t c o n t r o l t y p e s of h y dr a ul i c s y s t e m． Ke y wo r d s b u c k e t wh e e l s t a c k e r a n d r e c l a i me r ；b e l t c o n v e y e r ；h y d r a u l i c t e n s i o n d e v i c e ；a p p l i c a t i o n 随着 国家对散状物料输送需求 的增加 ，斗 轮 堆取料机 以下简称斗轮机 的额定生产率也逐 年增大，使 其各项性能参数均加 大，导致斗轮机 上带式输送机所需 张紧力也 随之增 大，特别是一 些堆取料能力相差较大 的大型 斗轮机，其带式输 送机所需张紧力很大且在作业周期 内大小不 断变 化 ，导致原有 的重锤 张紧等传统张紧方式 的局 限 性及弊端 凸现 ，所 以在 大型斗轮机的带式输送机 上逐渐开始采用液压张 紧方式且优 势明显。因斗 轮机机型不 同 ，带 式输送 机在机 上 的位置 不 同， 带式输送机对张 紧力 的要求也不 同，且液压 张紧 本身因控制方式不 同，其原理 、应用 场合及经济 指标也不尽相 同，若不 能正确选型搭配 ，极易 出 现带式输送机 出力不 足、胶带打滑 等问题 ，降低 带式输送机运行 的可靠性 ，并 影响整个设 备经济 指标的控制。因此对液压 张紧装 置原理进行分析 并探讨不同类 型液压张紧装置在斗轮机带式输送 机上的应用 ，具有一定的必要性及现实意义。 1 斗轮机 带式输送机 张紧力变化 规律 及液 压 张紧方式优 势分 析 1 ． 1 斗轮机带式输送机张紧力变化规律分析 斗轮机带式输送机布置在其上部金 属结构悬 臂梁及尾车主梁上 ，实现堆 取料作业 时物料转运 起重运输机械 2 0 1 4 5 功能 ，其中布 置在悬臂梁 内的带式输送机 由于需 要配合悬臂梁 和斗轮机构实现不 同高度料堆 的堆 取 ，因此必须 随悬臂梁在料堆高度空 间范围 内绕 同一 铰点变 幅运动并在该范 围内与水平面成任意 夹角停 留作业 ，由于斗轮机堆取料均需 同一条带 式输送机完成 ，因此该 带式输送机必须 为双 向运 行 ，如图 1所 示。悬臂带式 输送机一般采 用单驱 动且驱动滚筒一般布置在带式输送机斗轮机 回转 中心侧 ，根据悬 臂梁带式输送机 的运行及 布置可 以将其分成 以下 4种运行方式 1 带式输送机堆料运行 ，臂架与水平夹角为 正值 ，带式输送机运行为上运式 ； 2 带式输送机堆料运行 ，臂架与水平夹角为 负值 ，带式输送机运行为下运式 ； 3 带式输送机取料运行 ，臂架与水平夹角为 正值 ，带式输送机运行为下运式 ； 4 带式输送机取料运行 ，臂架与水平夹角为 负值 ，带式输送机运行为上运式。 由此可见 ，即使堆 取料 能力 相 同 的斗轮 机 ， 也会 由于胶带运行方 向及与水平方 向的夹角不 同 导致胶带张力变化 ，堆取料能力相差悬殊 的斗轮 机 ，胶带张力 变化会更加 明显 ，由逐点 张力法及 力 的合成原理可 以求 出带式输送机各点张紧力 的 变化。实践得出当斗轮机 带式输送机处 于上述 1 、 一 1 7 4两种运行方式与水平夹角达到极值时 ，胶带张力 分别达到两种工作状 态 的极值 ，当斗轮机带式输 送机处于上述 2 、 3两种运行方式与水平 夹角达 到 极值时 ，带式输送机驱动 电机处 于发 电方式 ，两 种状态可以得到带式输送机张力另一组 极值 ，所 以斗轮机带式输送机 张紧力的变化规律就是 在上 述两组极值 的大者之 间变化 ，且悬臂梁停 留某一 角度堆取料作业时 ，张紧装 置必须提供满 足此状 态的恒定的张紧力。又因为带式输送机张 紧位置 在设备形式确定后不能 改变，因此要求带 式输送 机张紧装置要正确选型并能适应张紧力的变化。 图 1 斗轮机带式输送机随上部结构变 幅示 意图 1 ． 2 斗轮机带式输送机常用张紧装置方式比较 目前斗轮机带式 输送机常用 的张紧方式包 括 重锤张紧和液压张紧 ，重锤 张紧出现较早并应用 普遍 ，但采取重锤式 张紧的带式输送机必须 通过 改向滚筒 改变胶带运行方 向以适应 配重安装 ，这 会导致胶带弯折次数增 多，影 响胶带的使用寿命 ， 且在斗轮机作业过程 中，由于清扫不利或洒 料掉 入胶带与张紧滚筒之 间，造成胶带及机械设 备 的 损坏 ；同时重锤 张紧装 置 中的张 紧滚筒 和张紧配 重块使悬臂梁承受较大 的集 中载荷 ，因此 导致斗 轮机上部结 构悬臂铰点处受力状况恶 化及平衡配 重的增加 ；最重要 的还有重锤张 紧悬挂 的配重量 恒定 ，因此导致胶带受到 的拉 紧力是恒定 的 ，由 1 ． 1 节分析可知 ，斗轮机整个作业过程中，带式输 送机张紧力均发 生变化 ，因此重锤 张紧的配重量 是满足带式输送机最 大张紧力 ，因此导 致胶带 多 数时间均处 于过张力疲劳状态 ，过早 消耗胶带 的 延展量 ，严重影响胶带使 用寿命 ，常时间 累积 易 导致胶带疲劳 断裂 ，且 由于 张紧滚筒及 配重块质 量很大 ，瞬 间脱落易发生 事故。虽 然重锤靠 自重 张紧 ，能够 自动补偿胶带 伸长 ，但存 在需要 空间 大、占地面积 大、维修 不便等诸 多不 足。液 压张 紧有效避免 了 以上缺点 ，随着斗轮机理论 生产率 一 1 R 一 的提升 ，液压张 紧方式在 斗轮机带式输 送机上 的 应用越来 越广泛。与重锤张 紧相 比，液 压张紧 的 优点为 1 液压张紧装置一般布置在带式输送 机驱 动 滚筒或尾 部改 向滚筒处 ，无需增加专用 的张 紧改 向滚筒 ，减少 了滚筒 的数 量及 胶带 弯折 的次数 ， 有利于带式输送机经济指 标的控制 ，延 长 了胶 带 的使用寿命 ，且改善 了斗轮机主结构及 带式输送 机运行时胶带 的动载 ，特别是胶带受 到突变载 荷 时尤其明显 。 2 液压张紧装 置系 统压 力 设 定 后 ，由于 液 压 系统压力 由外 负载 决 定 的 特点 ，即可 以实 现 带 式输 送机在 预定 张 紧 力 下运 行 ，无 超 载疲 劳 产 生。 3 液压张紧装置能及 时吸收输送带 的伸长 ， 极大缓 和了输送带 的冲击 ，使起动 过程平稳 ，避 免发生断带事故。 4 液压张紧装置具有断带 时 自动停止输送机 的保护功能。 5 液压张紧装置结构 紧凑 ，安装空间小 ，便 于使用维护。 2 不同类型液压张紧装置的原理及特点分析 斗轮机带式输送机液压 张紧装置一般 分为手 动张紧及 自动张 紧两种类型 ，由于控制方 式不 同 导致两者液压元件构 成及实现的功能也不尽相 同。 手动液压张紧装置及 自动液压张 紧装置 的液压元 件构成及原理如图 2、图 3所示 ，对 比两个原理图 构成可 以看 出，图 2手动液压张 紧装 置的构成 相 对 比较简单 ，采用件 1手动泵给件 5两个单作用液 压缸供 油推动 活塞杆带 动张紧改向滚筒 实现带式 输送机 的张紧 ，图中件 2起到 系统定 压及超压 保 护功能，件 3节流阀的作用是控制件 5液压缸释放 时的活塞退 回的速度 。件 4截止 阀能实现胶 带张 紧某位置对油路 的短时间 的锁 紧，因此手动 张紧 装置必须配合相应 的螺旋丝杠锁紧装置共同应用。 由此决定手动液压张紧装置无法实现带式输送机 自适应张 紧，只能实现带式输 送机整体伸 长范 围 内分 区段 的张紧。而 图 3自动液压张 紧装置 的液 压系统中，采用 了件 1电动 泵驱动液压 缸实现胶 带的 自动 张紧，并采用件 6蓄能器作 为辅 助动 力 源 ，减少 了系统的能量损失 。蓄能器 在系统 中具 ． 起重运输机械 2 0 1 4 5 要] 1 ．手动泵2 ．溢流 阀3 ．节流 阀 4 ．截止阀5 ．液压缸 图 2 手动液压张紧装置原理图 1 ．电动泵2 ．电磁换向阀3 ．液控单向阀4 ．溢流阀 5 ．压力继电器6 ．蓄能器7 ．液压缸 图 3 自动液压 张紧装 置原 理图 有缓冲吸振和辅助动力源 的双重作用 ，在液压缸 伸出即胶带张紧过程 中，液压泵 给液压 缸供油 的 同时给蓄能器充油储能 ，当达 到 S P 1压力继 电器 设定压力时停止充油 ，完成蓄能器储 能过程 ，此 时液压泵停止工作，蓄能器释放能量，将液压能 转换成压力 释放 ，起 到保压 并辅 助动 力源 作用 ， 同时还缓冲吸振 ，当系统压力低 于 S P 2压力继 电 器设定压力时 ，系统液压泵 重新开启给蓄能器充 油。由此可见 由于 采用蓄 能器作 为辅 助动 力源 ， 起重运输机械 2 0 1 4 5 极大限度缩 短液压泵开启 的时间，同时可 以降低 泵的功率 ，提高 系统 效率 ，降低温升 ，从而 实现 了自动 液压 张 紧装 置 对胶 带 的 自适 应 实 时张 紧 功能。 通过 以上分析可 以看 出，手动液 压张 紧装 置 结构简单 ，可以布置在带式输送机张紧滚筒附近 ， 也可以使用后移走 ，占用空 间较 小 ，但无 法实现 带式输送 机在某一位置长 时间保压 ，因此 必须配 合相应机械锁紧装置共 同使 用 ，胶带张 紧完毕机 械锁紧后 ，无 法实现张紧力 变载要求 ，且 在指定 工作位置无法提供该位 置需 要 的恒定张 紧力 ，张 紧装置 的调节不能在线进行 ，调节张力必 须设备 停机。而 自动液压张紧装置结构相对复杂，必须布 置在斗轮机带式输送机张紧滚筒附近，占用空间较 大，但功能上能实现液压缸力随带式输送机张紧力 变化，满足斗轮机带式输送机张紧力变载要求 。 3 液压张紧装置在斗轮机带式输送机上的 应用 由以上分 析可知 ，斗轮机带式输 送机包括 布 置在斗轮机悬 臂梁参与变幅的部分及 在尾 车主梁 只单方向运行 并定角度布置 的部分 ，两种不 同的 布置形式导致带式输送机的张紧力变化规律 并不 相同，前者带式输送 机 由于 双 向、变 幅运行 ，因 此张紧力存在变载 ，后 者 由于单 向定角度 ，张紧 力不变 ，因此布置在斗轮机悬 臂梁的带式输送 机 更适合采用 自动液压张 紧装置 ，而尾车带式输 送 机更适合采用手动液压张紧装置。 参考文 献 [ 1 ]范存德 ．液压技术手册[ M] ．沈阳辽宁科学技术出 版社 ，2 0 0 4 ． [ 2 ]陈启松 ．液压传动与控制手册[ M] ．上海上海科学 技术出版公司 ，2 0 0 6 ． [ 3 ]邵明亮，于国飞，耿华，等 ．斗轮堆取料机 [ M] ．北 京 化 学工业 出版社 ，2 0 0 7 ． [ 4 ]徐万鑫．大型臂式斗轮堆取料机液压系统节能研究 [ J ] ．起重运输机械 ，2 0 1 3 1 1 0 11 0 4 ． 作 者 徐万鑫 地 址 长春 市经济技术开发 区世纪大街 3 3 8 8号长春 发 电设备总厂散料技术部 邮 编 1 3 0 0 3 3 收稿 日期 2 0 1 3 0 7 3 1