张紧系统

2024-07-02

张紧系统（共8篇）

张紧系统篇1

0 引言

履带行走装置具有牵引力大、接地比压低、爬坡能力强、转弯半径小等优点, 因此在工程机械、矿山机械、建筑机械等领域得到了广泛的应用。为了保持履带的正常工作, 履带式工程机械设置有适当的张紧机构 (油脂缸或液压缸) 为履带提供预定的张紧力, 以使履带具有合适的松紧程度, 目前, 国内外2 m及以上铣刨机均采用此张紧机构。

1 履带张紧机构存在的问题

由于履带前进、后退两种工况对张紧力要求差异大, 采用上述张紧方式易造成履带组件磨损、脱轨等问题, 因此, 合理的张紧机构对提高履带的行走性能具有重要的意义。某品牌铣刨机履带脱轨、磨损等故障图片如图1所示。

2 一种可自动调压的铣刨机履带张紧系统

针对现有技术存在的问题, 本文提出了一种根据前进、后退两种工况自动调整张紧压力的调压系统, 能保证履带始终处于最佳张紧状态, 减少履带磨损, 提高系统稳定性。

自动调压铣刨机履带张紧系统主要由行驶泵、平衡阀、张紧油缸和恒压油源组成, 其工作原理如图2所示。恒压油源压力为P1, 平衡阀设定压力为P2, 行驶泵Ma与平衡阀控制口S相连。铣刨机前进时Ma为高压, 平衡阀开启, 此时履带张紧压力为P1;铣刨机后退时Ma为低压, 此时履带张紧压力由平衡阀设定压力P2决定。通过设定P1, P2, 可使履带前进、后退均处于最佳张紧状态。

1-行驶泵;2-平衡阀;3-张紧油缸;4-恒压油源

与现有技术相比, 自动调压履带张紧装置具有如下优点:

(1) 实现了铣刨机前进、后退时履带不同张紧力的调节。

(2) 具有工况自动识别、自动调整张紧压力功能, 不需另外增加控制装置。

(3) 能显著改善履带磨损、脱轨等现象, 提高了系统的可靠性。

3 结论

本铣刨机履带自适应液压张紧装置, 能有效改善铣刨机履带张紧装置的平稳性, 减少磨损, 提高履带装置寿命。同时, 工况识别和张紧压力调整实现了系统自适应, 无需另外增加控制装置, 降低了系统成本, 提高了可靠性。

参考文献

[1]郁录平.工程机械底盘设计[M].西安:长安大学出版社, 2003.

[2]霍从浩, 周兴, 陈胜奇.履带液压张紧缓冲机构的设计计算[J].工程机械, 2009 (13) :105-106.

[3]陈波, 张志友.履带张紧装置液压系统的改进[J].工程机械, 2007 (8) :58-59.

SQ系列切丝机新型张紧装置篇2

【关键词】SQ系列切丝机；链传动；张紧装置；设计

1.现状与问题

烟草制丝环节中的主要设备——切丝机，大多采用SQ3X或SQ31X系列产品。其中主要的传动机构是链传动，该机型的物料输送系统驱动方式完全是靠链传动传递的，而链传动张紧目的是为了避免在链条的松边垂度过大时产生啮合不良和链条振动的现象，同时也为了增加链条与链轮的啮合包角，提高传动效率。因此，链传动的张紧装置是切丝机比较关键的环节，在切丝机是否能正常工作中起着非常重要的作用。

1.1切丝机的组成

切丝机主要由机架、传动输送系统、刀鼓、磨刀系统、启动系统、喂料装置和电控系统等组成。

1.2主传动系统的工作原理

主传动系统主要由上、下排链传动所组成。上、下排链转速相同，其与左右墙板组成物料的输送通道，在驱动上、下排链的大链轮上，设有过载保护装置。当排链工作中发生超载时，安全销钉剪断，上、下排链立即停止运行。大链轮的动力来自伺服电机减速机构，并通过特制的多排链条组合而成的传动链传递动力。

1.3改造前主传动工作特点

可以看出，该系统驱动方式完全是靠链传动传递的其动力源来自带有伺服电机的减速机，因此可以确定该传动方式有以下特点：（1）带有中间挠性的啮合传动，可获得准确的平均传动比；（2）与带传动相比，链传动预紧力小，链传动轴压力小，传动功率大，效率较高，可以在高温、低速、油污等环境下工作；（3）与齿轮传动相比，两轴中心距较大，制造与安装精度要求较低，成本低廉。适用于中心距较大、要求平均传动比准确的场合。

1.4链传动张紧装置的重要性

链条长时间运行会导致套筒、铰链等零件磨损，使节距变大造成脱链、跳牙。如不及时调整张紧装置，则会出现因闪跳而造成瞬间拉力增加、扭矩变大的现象，机器运行的稳定性和可靠性将会受到严重影响。因此，必须对装置的安装和日常维护进行严格要求，以确保装置的稳定性和可靠性。

1.5改造前张紧装置的缺点及不足

由链传动的工作原理和设计理念可知，链传动的张紧装置在实际设计中是重要的组成部分。在该张紧装置中，由于设计、制造理念还是沿袭老式的传统方式，采用简单设计理念和粗放的张紧方法，在日常生产中经常会出现因张紧装置的故障而导致主传动系统失效停机。张紧装置的稳定性，还直接影响以下几方面：

（1）响设备运转的连续性和稳定性，从而使产品质量得不到有效保证；（2）使设备性能的完整、完好性得不到保证。在大链轮上，设有过载保护装置，其驱动力由安全销钉来传递。由于传动链条张紧力下降，造成链条瞬间负载过大，出现跳牙、链板的拉断和轴销损伤现象，大大降低了链条和其他零部件的使用寿命；（3）连续频繁的设备故障，不但增加维修成本，还会因维修工作量增加使得维修人员顾此失彼，影响其他设备的维护保养效果；（4）由于在长时间的运行中，扭矩较大和瞬间力矩的频繁变化，滑道及锁定螺栓会有松动，造成链条中的张紧装置工作失效；（5）在工作中，当链传动一旦因节距增大而出现链条松动时，为了保证有足够的张紧力和尽量避免停机断料的次数和时间，维修人员常采取以下应急措施：a、把压链轮的活动支撑板的锁紧螺钉松动，用榔头锤击链轮的方形轮轴，强制使得压链轮处于张紧状态。b、压链轮在设备运行时可以借用设备自身的预张紧力，在松动压链轮的活动支撑板的锁紧螺钉，一个人用力扳动压链轮的方形轮轴，使得压链轮得到最大化的压紧力，另一个人则配合锁紧活动支撑板的锁紧螺钉，以此保证链传动得到相应的张紧力。这种在设备运行中维修，以此借用设备运转时的预张紧力调整链传动张紧力的方法，存在着重大的人身安全隐患和设备故障隐患。

2.新型张紧装置——轴用升降调节器的设计

2.1新型张紧装置的设计主题

为彻底解决SQ系列切丝机输送机中张紧装置的自身结构设计与制造上的不足和缺陷，经查阅资料、追溯末端因素，结合该系列切丝机设备的性能和各种传动原理，在新型张紧装置中制定了以下基本设计要求：⑴最大限度地利用原有的设备与空间；⑵保证改造后系统的可靠性和有效性。

2.2新型张紧装置方案分析

方案一：利用柔性张紧。但需时常巡查调整，如调整不及时，扔有抢齿断链跳牙现象，影响设备的稳定性和可靠性，产品质量得不到到有效地保证。

方案二：利用丝杠轴向张紧。可有效降低链条对张紧轮的作用力，减少张紧轮的磨损提高稳定性，同时张紧效果极佳，在调整时只需调整上下调节螺母和丝杠一个人就能完成。

通过对比以上两个方案，选用方案二比较经济合理，自主设计了新型张紧装置——轴用升降调节器。不仅可保证改造的效果，而且可充分利用现有材料，做到降低改造成本，减轻维修强度，稳定产品质量，确保工厂质量方针的贯彻落实。该装置在不改变原机性能、工作原理和主体结构的前提下，有效地解决了原有张紧装置在设备运行时，因负荷大、载重力矩容易造成活动支撑板和滑道松懈张紧力下降的现象。

2.3改造后主传动系统工作原理

切丝机工作时，上下排链的运动和动力是由伺服电机控制的减速机构通过链传动传至大链轮上，然后以相同的速比分别传给上、下排链条。考虑到该传动系统由于承载着整机运行输送物料的所有动力传递，张紧装置作为该传动系统的一部分，也承受着较大的作用力，故采用轴用升降调节器以满足链传动中张紧装置的定位和限制的辅助作用。当切丝机运行时间较长或链传动中的链条磨损而出现链条节距变长时，只需松开张紧装置上的紧定螺栓，使得张紧装置处于非张紧状态，然后松开轴用升降调节器的锁紧螺母，用扳手转动丝杠，使关节轴承中的芯套作轴向移动，达到张紧效果，再将锁紧螺母和滑道锁定螺栓锁紧即可。

2.4轴用升降调节器张紧装置的操作原理

该装置的操作原理：先将滑道锁定螺栓5松开，支承座13芯套分别固定和安装在相应的机件上，此时松开两个锁紧螺母7和9，用扳手转动丝杠14使得芯套2产生轴向位移，在达到张紧所需位移后，先将上、下调节螺母7和9锁紧，再将滑道锁定螺栓5锁紧，以达到要求的张紧力度。

2.5轴用升降调节器张紧装置特点

（1）彻底解决了SQ系列切丝机物料输送系统链条传动装置中因可调支板和滑道容易松动而影响张紧力稳定的问题。

（2）该张紧装置结构简单、配合紧凑、便于安装，可以在不需要停机或生产状态下自如调节张紧装置，保证传动系统的工作稳定和正常运转。

（3）该装置投入正常使用后，由于瞬间载荷变化不再出现，能大大的延长链条、相关零部件的使用寿命。

（4）该装置的使用特点是没有直接配合上的运转件，因此不需要作频繁的维护和保养，同时还可大大减少因设备故障而造成维修力量投入。

（5）该装置的投入使用后，从技术上消除了，维修人员在设备运行或生产中直接调整张紧装置的不安全现象。

3.实际应用效果

在实际生产过程中，对改造前后各一段时间内，我们统计了因张紧装置问题而导致的切丝机故障次数、有效作业率、切丝合格率，结果表明，故障次数减少、有效作业率和切丝合格率得到提升。

4.结论

排土机皮带自动张紧系统设计篇3

排土机是露天煤矿连续或半连续开采成套设备的一部分,它是一种大型高效物料装卸搬运装备,物料的输送主要依靠皮带。皮带的拉紧保证输送带在传动滚筒分离点具有足够张力,以满足传动滚筒的摩擦传动要求,在物料的输送中起着举足轻重的作用。排土机皮带张紧传统形式为人工调节,每次调节时都需要停机操作,张紧后用螺丝拧紧,耗时费事。排土机在工作过程中,不同的工况下皮带起动、制动需要的张紧力不同,而传统张紧皮带张紧后,位置固定不变,不能调整张紧力,所以常常出现皮带寿命缩短等问题。

针对这些结构不合理所带来的这些问题,设计出排土机自动张紧系统,可以随着不同工况、不同张紧力自动进行调节,避免了皮带寿命缩短的问题,并用AMESim软件进行验证。

1 传统排土机皮带张紧系统

传统排土机皮带张紧结构如图1所示,其工作原理:支架与排土机固定不动,螺纹杆连接支架与滚筒支承体,当皮带需要张紧时,把两个液压千斤顶分别放在滚筒两侧支架和滚筒支撑体之间,把螺纹杆与支架连接螺母拧下,用液压千斤顶调好位置后拧上螺母。

1-支架;2-液压千斤顶;3-滚筒支撑体;4-销轴;5-螺纹杆;6-滚筒;7-皮带

传统排土机皮带张紧存在的问题:在应对不同工况时,需要停机进行调整皮带张力,耗时耗力;同一种工况,起动、制动所需张力不同,但传统张紧方式一旦确定位置便不会改变,调整不了张力,使皮带的使用寿命缩短。

2 排土机皮带自动张紧系统

设计的排土机皮带自动张紧系统机械结构如图2所示,其工作原理:支架与排土机固定,滚筒支承体可在导轨上移动,液压缸一端固定在支架上、另一端连接滚筒支承体,液压缸伸缩带动皮带张紧和放松。

1-支架;2-液压缸;3-滚筒支撑体;4-滚筒;5-皮带

设计的排土机皮带自动张紧系统液压如图3所示。两个同步液压缸分别固定在滚筒两侧支架和滚筒支承体之间。其原理为:当张紧启动、制动时,需要的张紧力大于正常运行时所需要的,故每个液压缸的一侧设置两个压力继电器;启动时,电机工作,使油液从油箱通过变量泵进入油缸,当压力达到设定压力值时,压力继电器1给3 Y型三位四通电磁换向阀信号,使其换到中位,起到保压的作用;当经过时间t,启动完成进入稳定工作状态时,皮带需要的张力减小,这时换向阀切换到右位,当到达设定压力值时,压力继电器2给换向阀信号使其换到中位,皮带张力恒定工作。

1-油箱;2-溢流阀;3-Y型三位四通电磁换向阀;4-压力继电器1;5-压力继电器2;6-油缸;7-液控单向阀;8-单向阀;9-过滤器;10-变量泵;11-电机

3 AMESim仿真

AMESim是IMAGINE公司推出的基于功率键合图的机电液仿真分析软件,以其强大的仿真和分析能力在各个领域得到了广泛的应用。它是一个方便、高效、直观的动态系统建模和仿真分析工具,用其进行仿真分析避免了繁琐的公式推导。

3.1 AMESim建模

以排土机排料臂部分的皮带为例进行仿真分析。已知:生产率Qt=8625t/h,v=3.75m/s,L=60m。选用型号为st1000的钢丝绳芯输送带,带宽B为1600mm。由于输送带为钢丝绳芯,为了便于分析并接近实际,输送带单元采用Kelven-Vogit模型(Kelven-Vogit模型是由阻尼器和弹簧并联组成的),设传送带空载段每20m为一个单元,承载段每12m为一个单元,AMESim模型图如图4所示。输入阶跃信号,得到单位阶跃响应输出曲线,如图5所示。

由图5可知,调节时间ts=4s,超调量Mp=0.35。经过一定调节时间,系统趋于稳定,说明该皮带系统有较好的动态特性和可行性。

排土机皮带自动张紧系统是由机械系统和液压系统两部分组成的,图6为其在AMESim中的总模型图。为了便于分析研究,作了如下假设:油泵为定量泵;将机械系统中另一端滚筒去掉,直接将皮带两端与两液压油缸相连;仅分析皮带张紧启动的情况。

3.2 AMESim参数设置

根据排土机相关参数,给模型设置参数。皮带承载段单元质量m1:8243kg;皮带空载段单元质量m2:960kg;单元i的等效阻尼Ci:3456kN/m;单元i的等效刚度Ki:3840kN/m;承载段阻力f1:1813 kg;空载段阻力f1:211 kg;滚筒直径:800mm;滚筒等效转动惯量:00214kg/m2;液压缸杆径:70mm;液压缸缸径:125mm;溢流阀压力:210bar;电机转速:1450 r/min;泵排量:10.8cc/r。

3.3 仿真结果

仿真结果如图7所示。

由图7可知,张紧系统具有良好的稳定性。系统皮带张紧力初始升高较快,在50s时趋于稳定,达到177kN;皮带伸长量稳定状态下达到0.33m;液压缸杆伸出速度在1s时达到最大0.021m/s,后逐渐降低,在张紧稳定状态时速度为0。

但在实际张紧中,稳定后的张紧力会小于张紧过程中的最大张紧力,这是实际系统中的震荡造成的。

4 结语

所设计的排土机自动张紧系统结合机械系统和液压系统,具有自动张紧皮带、张紧力可调的优点,克服了原张紧系统需要停机进行手动皮带张紧所带来的耗时费力的问题;也解决了原系统张紧力不能调节所带来的皮带寿命减少的问题。

摘要：针对传统排土机上皮带采用的手动机械张紧方式的缺陷,提出一种排土机皮带自动张紧系统,其由机械系统和液压系统组成,利用液压缸伸缩实现皮带张紧,省时省力,且张紧力可自动调节。

关键词：自动张紧,皮带,排土机,AMESim

参考文献

[1]宋伟刚.通用带式输送机设计[M].北京:机械工业出版社,2006

[2]周雄,朱新才,李亮.液压自动张紧装置在斗轮机悬臂皮带中的应用[J].冶金设备,2005,(6)

[3]宋伟刚.通用带式输送机设计[M].北京:机械工业出版社,2006

[4]付永领,祁晓野.AMESim系统建模与仿真[M].北京:北京航空航天大学出版社,2006

张紧系统篇4

带式输送机是以输送带作为牵引机构和承载机构的一种连续运输机械, 它是输送散状物料的主要设备之一, 广泛运用于燃煤火电厂、煤矿、矿山和港口等场合。张紧装置作为带式输送机中的重要组成部分, 其性能的好坏直接关系到带式输送机的安全经济运行及使用寿命, 特别在大运量、长距离等大型带式输送机的正常运行中, 它的重要性更加突出[1]。液压自动张紧系统在输煤皮带上的应用日臻广泛, 它不但能根据主动滚筒的牵引力来自动调整拉紧力, 而且还能补偿胶带的伸长。在张力传感器的配合下, 当输送皮带张力发生变化, 超过输送机正常运行的范围时, 自动张紧装置迅速动作, 调整输送带张力, 保证输送机正常运行。这种拉紧装置可以很好地适应皮带张力的变化, 延长了皮带的使用寿命, 提高了工作效率, 保证了皮带机的安全运行[2]。

笔者通过对在用的皮带液压自动张紧系统存在的缺陷进行分析研究, 不断完善和改进系统工作的安全可靠性。

1 燃煤火电厂输煤系统皮带拉紧系统简介

1.1 皮带拉紧装置的分类

带式输送机拉紧装置的结构形式很多, 按其工作原理不同, 常见的拉紧装置有螺旋拉紧装置、重力拉紧装置、固定绞车拉紧装置、自动拉紧装置等[3]。

(1) 螺旋拉紧装置。

螺旋拉紧装置适用于短距离输送机, 当皮带机的长度小于80 m时, 由于皮带伸长量不大, 可以选用它。缺点是当胶带自行伸长后, 不能自动拉紧。

(2) 重力拉紧装置。

重力拉紧装置结构简单, 是一种比较原始的拉紧装置。它利用重锤来自动拉紧, 能保证拉紧力在各种工况下保持恒定不变, 拉紧位移可变, 能适当自动补偿胶带的伸长。重力拉紧装置的缺点是拉紧力不能调节, 空间要求大, 在空间受限制的地方, 无法使用。

(3) 固定绞车拉紧装置。

固定绞车拉紧装置利用小型绞车来拉紧, 绞车用蜗轮蜗杆减速器带动卷筒来缠绕钢绳, 从而拉紧胶带。这种拉紧装置的优点是体积小、拉力大;缺点是拉紧力不能自动调节, 当绞车和控制系统出现问题时, 会导致拉紧力失效, 其安全可靠性相对较低。

(4) 自动拉紧装置。

在长距离、大运量皮带机传输系统里, 胶带长度的延长和整芯胶带的使用使胶带的伸长量急剧增加, 以前大量使用的钢丝绳芯胶带其伸长率为1‰, 而阻燃整芯胶带的伸长率为1%, 整整提高了十倍, 因而对拉紧装置的行程和拉力提出了更高的要求, 基于检修和运行的安全性考虑, 传统的皮带拉紧装置已经适应不了500 m以上皮带张紧要求。典型的利用液压拉紧装置的皮带机布置图如图1所示。

1—驱动滚筒;2—头部增面滚筒;3—上托辊;4—下托辊;5—拉紧滚筒;6—皮带;7—尾部增面滚筒;8—尾部改向滚筒;9—液压拉紧小车

1.2 皮带输送机三种状态的特性分析

(1) 启动时。

皮带启动时松边瞬间松弛, 皮带会伸长[4], 此伸长量需要补偿, 不然会造成启动不平稳, 对胶带损伤大, 甚至使张紧装置失效而产生事故。启动是个加速过程[5]。

(2) 正常运行时。

皮带正常运行时必须保持足够张紧力, 以保证皮带与滚筒、托辊等有足够的摩擦力, 否则运行中容易跑偏、打滑。皮带正常运行时是个匀速运动过程。

(3) 停机时。

皮带停机时与启动时工况相反, 胶带会缩短, 此缩短量也需要得到补偿, 否则, 胶带处于过度张紧状态, 使用寿命会降低, 拉紧装置若不能起到缓冲作用, 将对皮带驱动系统、滚筒、皮带本身、滑轮、钢丝绳等部件造成很大冲击, 不但影响皮带使用寿命, 安全生产也受到考验。停机是个减速过程。

1.3 三种状态的的关系

一般情况下, 启动时皮带的松边张力是稳定运行时的1.4～1.5倍;停机时的张紧力是稳定运行时张紧力的0.9倍左右。

2 液压张紧装置的优点和工作原理

2.1 皮带液压张紧装置的优点

基于对几种拉紧装置的比较和对皮带输送机3种状态的特性分析, 可以看出皮带液压张紧装置具有以下几点显著的优点[6,7,8,9]:

(1) 张紧力可自动调节。针对皮带机的工况及对皮带张力的不同要求, 可以自动调节皮带机起动时和稳定运行时的拉紧力, 完全可以达到起动时的拉紧力比稳定运行时的拉紧力大1.4～1.5倍的要求, 以满足皮带启动时不发生打滑及胶带正常运行对张紧力的不同要求。

(2) 响应快。皮带机启动时, 皮带的松边会突然松弛伸长, 此时液压张紧系统在压力变送器和在蓄能器的共同作用下, 液压张紧油缸能立刻收缩活塞杆, 及时补偿皮带的伸长量, 减小了皮带松边对紧边的冲击, 不但使得皮带机启动平稳、安全, 而且较好地保护了皮带, 可减少断带事故的发生。

(3) 适应性强。与普通拉紧装置相比, 液压拉紧装置可提供较大的拉紧力 (可达600 kN) 和拉紧行程 (最大可达24 m) , 适应范围广, 可满足各种大型带式输送机对拉紧系统的要求。

(4) 安全可靠性高。当皮带发生断带或撕裂等意外情况时, 液压拉紧系统能立即停机, 避免了普通拉紧装置配重从高处坠落对人身和设备造成的伤害;当输送机皮带出现打滑现象时, 液压拉紧装置能自动增加拉紧力, 实现皮带自保护功能;当皮带需要更换时, 只需把液压系统卸压就可以实现放松皮带, 无需繁杂危险的拉放配重工作。

2.2 皮带液压张紧系统工作原理

2.2.1 皮带液压张紧装置液压系统

以厦门华夏国际电力发展有限公司嵩屿电厂输煤系统#11皮带液压拉紧系统为例, #11皮带液压张紧系统工作原理图如图2所示。它由拉紧小车、液压油缸、电磁球阀、压力表、压力变送器、蓄能器、液控单向阀、比例溢流阀、电磁/手动换向阀、液压泵、电动机构成液压系统。其中张紧小车的最大张紧力为10 kN, 张紧小车最大行程为6 m。该液压系统采用比例溢流阀, 比例溢流阀用于控制执行元件的输出力和输出扭矩, 它具有比普通溢流阀更强大的功能:①构成液压系统的恒压源, 改变控制信号, 可无级调节系统压力, 且压力变化平稳, 对系统的冲击小, 还可根据工况改变系统压力;②将控制信号置为零, 即可实现卸荷的功能;③通过合理调节控制信号的幅值可获得液压系统的过载保护功能。该系统使用蓄能器, 以实现提供瞬时能量、吸收脉动和压力冲击, 同时保持恒定张紧力。

1—拉紧小车;2—油缸滑轮;3—高压胶管;4—液压油缸;5—电磁球阀;6—压力表;7—压力变送器;8—蓄能器;9—蓄能器截止阀;10—液控单向阀;11、13—比例溢流阀;12—电磁/手动换向阀;14—液压泵;15—电动机;16—滤油器

2.2.2 液压张紧装置电气控制系统

该系统由PLC实现电—液联合控制, 并且与输煤程控PLC联锁。该液压拉紧系统的PLC程序设计流程图如图3所示, #11皮带液压张紧系统程序原理图如图4所示。B08可以设定启动压力, 启动压力上限=启动最高压力, 启动压力下限=工作压力上限, 它们的关系为:启动压力上限=工作压力上限×1.4;B06可以设定工作压力, 工作压力上限=启动压力下限, 工作压力下限=工作压力上限×0.9;B17可以设定报警压力, 报警压力上限=工作压力下限, 下限比上限稍微小。

2.2.3 液压张紧系统工作过程

该液压拉紧系统设有自动、手动两种工作模式。在自动模式下的工作过程:输煤远程程控PLC发信号给电控箱, 电磁球阀5得电吸合截止, 三位四通电磁/手动换向阀12打在左位, 启动电机, 带动油泵运转, 系统压力上升至皮带启动设定值, 压力变送器7指示电控箱自动停止油泵电机, 电控箱向输煤远程PLC反馈信号启动皮带, 皮带启动加速运行;当皮带正常匀速运行时, 电磁球阀5失电常开, 通过溢流阀11的调压和蓄能器8的保压功能, 保证液压系统压力降低至工作压力设定的范围内;由于液压系统存在泄漏, 压力将逐渐下降, 蓄能器8将补偿系统压力, 当压力降至工作压力下限报警设定值时, 如果蓄能器不足以补偿系统正常运行所需压力, 压力变送器7向电控箱发信号, 电控箱指令油泵电机重新启动运行, 使系统压力重新稳定在工作压力设定范围内, 如此循环工作。由此可见, 系统压力始终稳定在工作压力设定范围内, 从而保持皮带张紧力处在“压力正常”范围;当皮带运行中出现打滑时, 由输煤系统远程PLC根据速度保护的动作情况通过通讯线传送到电控箱, 电控箱控制油泵自动上升压力;当皮带出现断裂时, 压力变送器7检测到系统瞬间失压并通过电控箱反馈给输煤系统远程PLC, 实现皮带自动停机。

当自动模式因故不能实现或系统需要检修时, 采用手动模式。手动模式在正常工作状态下, 三位四通电磁/手动换向阀12仍然打在左位, 在蓄能器和溢流阀的维持下可以实现保压功能, 但因无法与远程实现通讯, 故不具备远程监测和断带保护功能;手动模式在检修状态下, 蓄能器的截止阀9应截止, 三位四通电磁/手动换向阀12打在右位, 系统压力可以强制卸荷, 活塞杆被强制拉伸。

3 原张紧系统故障分析

3.1 液压张紧系统存在问题

虽然#11皮带液压拉紧系统在设计上有其科学先进性, 但经过实践检验后进行分析, 还是存在一些需要改进的功能:

(1) 系统无法实现皮带停机后的张紧力控制。皮带机停机后, 输煤系统远程PLC通常指令液压站电控箱也处于停机模式, 就算系统压力降到报警值也对其放任不管, 油泵不执行启动补偿压力。如果皮带机在较长时间不用时, 系统压力在蓄能器短时间的维持后将不再保压, 有时甚至由正常工作压力10 MPa下降到2 MPa, 直至下次皮带启动时系统重新建立张紧压力, 这样将导致油缸频繁性大行程伸缩, 一方面将缩短油缸及密封圈的使用寿命, 另一方面造成皮带机工作时和停机时张力突变过大, 无法保证相对稳定的恒张力, 对皮带的使用寿命也有影响。

(2) 系统没有油缸行程的保护功能。油缸受到工艺限制, 其行程不可能很大, 设计时所留的裕度不可能很多, 但皮带的伸长率不仅与材质有关, 而且与皮带本身老化的程度有关, 另外还受到季节性变化温度的影响。液压系统有时受到内外因素的扰动从而使系统压力无法按照预设的压力条件正常工作, 比如压力变送器或溢流阀等故障导致系统超压, 油缸将超行程收缩, 这样可能会对油缸产生破坏性的损伤, 也可能造成皮带因超张力而断裂。另外, 在皮带断裂时, 当液压拉紧系统与输煤远程PLC通讯出现故障或压力变送器失灵时, 可能会出现液压缸超限收缩而皮带没有停机的情况, 因此, 系统没有油缸极限行程的保护功能, 也没有皮带断裂时二次保护停机功能。

(3) 系统没有故障情况下的应急保障功能。在液压张紧系统出现故障而无法正常张紧皮带时, 皮带机将处于丧失输送能力的状态, 修复液压系统的故障有时需要较长的时间, 在燃煤火力发电厂发电任务紧张时, 关键输煤皮带的故障有时会导致机组锅炉断煤而被迫停机, 给发电厂的安全经济生产造成危害。因此, 该系统还需要一个在液压张紧出现故障时替补的拉紧皮带装置, 保证能够在紧急情况下应急张紧皮带。

3.2 液压张紧系统故障分析

正因为该拉紧系统存在以上缺点, 所以在实际使用过程中频繁出现了一些影响安全生产的故障。

(1) 起动后无压力或压力调不上去。

这种故障是液压系统的通病, 就本液压系统而言, 产生这一现象可能的原因有如下几种:三位四通电磁/手动换向阀12没有动作;溢流阀11或13卡涩, 起不到调压功能;液压油泵14的旋向不对。解决的方法应该对症下药, 通常, 除了解决油泵正确的转向外, 清洗阀件, 保持液压油的清洁是很好的措施, 这样, 就要求整个液压泵站要有良好的密封, 防止煤粉污染液压油系统, 且应定期更换液压油, 更换时应该进行严格的过滤, 并按要求的液位加油。

(2) 高压报警失效油泵长时间运转。

嵩屿电厂#11皮带液压拉紧系统就曾经产生这一现象:系统正常稳定运行的压力整定在9 MPa～13 MPa, 当压力升到13 MPa启动压力上限时, 油泵本该停止, 但是系统压力一直飙升到18 MPa油泵也不会停止。在对系统故障排查时发现启动溢流阀13和工作溢流阀11整定压力过高, 导致系统产生高压, 失去对液压系统的管路与阀件的保护功能;压力变送器7受到通讯信号线的干扰导致无法正常报警停止油泵工作。处理这个故障时, 首先要把工作溢流阀和启动溢流阀的整定压力降至正常的报警压力值, 保证保护液压系统的管路和阀件不会因系统压力过高而损坏, 然后检查压力变送器的电接点等控制线路。

(3) 系统有时无法保压而频繁启动。

这种故障是液压系统的难点, 解决该问题则是保证系统安全可靠性的重点。以嵩屿电厂#11A/#11B皮带液压拉紧系统为例, 在投运的初期, 经常性出现这种故障, 严重影响皮带机的正常工作。后来, 经过技术攻关, 成功解决了该问题。其分析过程如下:

由液压油缸3, 蓄能器8, 溢流阀11, 电磁/手动换向阀12, 电磁球阀5, 液控单向阀10构成的工作保压回路里, 可能出现的故障点是:油缸密封圈老化或性能不佳导致严重内泄漏, 这是常见问题;换向阀内泄漏;液控单向阀内泄漏;蓄能器的充气压力不足或气囊损坏。根据这些因素分析, 对两套液压张紧系统进行全面的排查, 发现以下隐蔽问题:#11A皮带液压拉紧系统在用压力表检测气囊压力时显示只有2 MPa的压力 (正常充气压力为6.5 MPa～7 MPa) , 并且伴有压力油从开关口冲出, 初步判定为气囊破裂, 更换气囊并重新充氮气至要求压力后, 系统恢复正常保压功能。#11B皮带液压拉紧系统通过与#11A相同的排查后, 其结果表明气囊压力正常, 在排除了油缸密封圈和换向阀故障点后, 大胆尝试对液控单向阀进行清洗, 系统保压功能恢复正常。

4 液压张紧系统改进对策

根据#11皮带液压拉紧装置存在缺点和常见故障的分析, 为了提高系统工作的安全可靠性, 本研究提出了如图5所示的改进措施。与图2相比, 改进后的液压拉紧系统有如下特点:

1—拉紧小车;2—油缸滑轮;3—高压胶管;4—液压油缸;5—电磁球阀;6—压力表;7—压力变送器;8—蓄能器;9—蓄能器截止阀;10—液控单向阀;11、13—比例溢流阀;12—换向阀;14—液压泵;15—电动机;16—滤油器;17—电动绞车;18—常开应急截止阀;19、21—单向阀;20—手动油泵;22—溢流阀;23、24—油缸伸缩行程限位开关

(1) 增设了手动泵强制应急压力补偿回路。

由常开应急截止阀18, 单向阀19、21, 手动油泵20, 溢流阀22, 构成了手动泵强制应急压力补偿子回路。增设该子回路的目的是为了在液压油泵或马达出现故障无法给液压系统提供压力而皮带需要正常工作情况下应急设置的, 手动油泵20在溢流阀22的配合下, 可以手动给系统补偿所需压力, 在紧急情况下保证皮带正常的张紧。另外手动泵子回路可以作为备用系统, 在液压系统维修时, 由备用系统对输送带进行张紧, 常开应急截止阀18暂时关闭, 可保证不停机实现检修和维护。因此, 增设手动泵子回路可以大大提高皮带液压张紧系统的稳定性和可靠性。

(2) 增设了电动绞车装置。

液压油缸密封圈内泄漏严重时, 就算手动液压油泵子回路紧急投入也无济于事, 导致整个皮带液压拉紧装置处于瘫痪的紧急情况出现, 这就需要一种类似机械拉紧小车并能够暂时取代液压拉紧油缸功能的装置。增设电动绞车17就是基于这种状态考虑的[10]。

电动绞车的控制回路也包括自动与手动方式。在自动模式下, 电动绞车的控制回路与液压拉紧系统油泵电机联锁, 其工作过程如下:皮带启动时, 电磁球阀5得电截止, 液压张紧系统工作的同时打开电动绞车制动器, 液压张紧系统把皮带张紧至启动所需的张力值, 并向输煤系统远程PLC发出皮带电机可以启动的信号, 皮带加速运转, 当皮带正常匀速工作时, 一般以时间继电器给触发信号, 电控箱PLC延时控制电磁球阀5使其失电常开, 在工作溢流阀11的调压作用下, 系统压力降低至设定的工作压力值, 皮带张力降低到匀速运转时所需的张力值, PLC自动停止油泵电机, 并制动电动绞车, 保持皮带恒定的张力。在皮带机正常运转过程中, 如果皮带张力降低到匀速运转即工作压力下限时, PLC发出信号重新启动液压系统, 电动绞车的制动器也同时打开, 调整皮带张力达到所要求的张力值, 张力调整结束后, 油泵电机自动停止并制动液压绞车。在这个过程中, 电动绞车可以根据压力变送器的信号适当收放少量钢丝绳。

在手动模式下, 电动绞车参与工作, 根据需要手动操作电动绞车, 使其收放钢丝绳至皮带张紧要求拉力, 然后制动电动绞车。

(3) 增设了油缸伸缩行程极限限位保护开关。

在油缸活塞杆伸缩距离两头各装有1只行程开关。液压油缸活塞杆收缩行程限位开关23的作用是防止油缸活塞杆过量收缩导致活塞或密封圈损坏。当皮带断带、伸长量过大或者系统出现超高压时, 压力变送器检测到系统压力下降, 将自动启动油泵进行压力补偿, 油缸活塞收缩, 直到触动限位开关23, 液压油泵电机将自动断开, 保证油缸不继续收缩, 并把信号反馈至输煤系统远程PLC, 实现皮带保护性停机。液压油缸拉杆拉伸行程限位开关24的作用是防止油缸活塞拉杆过量拉伸, 当液压系统出现严重故障系统无法建立压力时, 活塞拉杆将被拉伸, 直到触动限位开关24, 输煤系统远程PLC接收到停机信号后紧急停机, 达到既保护油缸又保护皮带的目的。

5 结束语

笔者以厦门华夏国际电力发展有限公司嵩屿电厂输煤系统#11皮带液压拉紧系统为例, 对燃煤火力发电厂输煤系统拉紧装置进行比较, 阐述了皮带输送机加速启动、匀速正常运行和停机三种状态的特性及其相互关系, 把皮带液压拉紧系统的液压回路和电气控制相结合, 介绍了其工作原理和工作过程, 突出了皮带液压拉紧系统的优势, 并详实地分析了液压系统存在的缺点与故障, 并提出了具体可行的改进措施, 以完善和提高皮带液压拉紧系统的安全可靠性。该研究对已经使用皮带液压拉紧系统和即将引进该系统的同行具有一定的参考价值。

参考文献

[1]LODEWIJKS G.Two decades dynamics of belt conveyor sys-tems[J].Bulk Solids Handling, 2002, 22 (2) :124-132.

[2]黄东东.皮带机液压自动张紧装置结构和液压系统设计[D].安徽:安徽理工大学机械工程系, 2007:7-24.

[3]李福霞.长距离带式输送机自动张紧装置的研究[D].西安:西安科技大学机械工程学院, 2009:17-63.

[4]NORDELL L K, COIZDA Z P.Transient belt stresses dur-ing starting and stopping:elastic response simulated by finiteelement methods[J].Bulk Solids Handling, 1984, 1 (1) :93-98.

[5]HARRISON A.Simulation of conveyor dynamics[J].BulkSolids Handling, 1996, 16 (1) :43-49.

[6]GB50431—2008带式输送机工程设计规范[S].北京:中国计划出版社, 2008.

[7]吴春信, 薛本峰.带式输送机输送带的张紧与张紧装置[J].煤矿机械, 2004 (8) :91-93.

[8]王建生, 杨寅威, 黄嘉兴, 等.AHD型带式输送机全自动液压张紧装置[J].矿山机械, 2007, 35 (2) :79-80.

[9]陈兴根, 潘骏, 陈文华, 等.电液伺服机构故障树分析[J].机电工程, 2009, 26 (4) :25-27.

张紧系统篇5

滑阀的线性化流量方程:

即qL=kqxv-kcpL

式中Xv———阀芯的位移量

Kq———流量增益系数

Kc———流量压力系数

Kp———压力增益

2 液压缸流量连续性方程

根据液体流量的连续性, 可写出流入液压缸控制腔的流量qL为:

式中AP———活塞有效面积

xp———活塞位移

Ctp———液压缸总的泄漏系数

βc———有效体积弹性模量

Vt———总压缩容积

力的平衡方程:

式中mt———活塞和负载折算到活塞上的总质量

Bp———活塞和负载的粘性阻尼系数

K———负载弹簧刚度

以上三式描述了阀控液压缸的动态特性, 对以上三式拉氏变换

3 建立系统数学模型

1) 输入偏差电压信号为:

2) 力传感器模型。由于系统的响应频率和力传感器的相应的频率相比可以忽略不计, 所以可以把力传感器简化为比例环节来近似计算。

式中Kf———力传感器总的反馈增益

3) 伺服放大器模型。液压缸的固有频率小于伺服放大器的固有频率, 故放大器可以简化为比例环节, 其输出的电流为:

式中Ka———伺服放大器的增益

4) 电液伺服阀的模型:

电液伺服阀动力元件的固有频率, 将直接影响到传递函数所采用的形式。在伺服阀的频宽与液压固有频率相近的情况下, 伺服阀可以近似地看作是二阶的振荡的环节。

如果伺服阀的频宽大于液压固有频率3~5倍时, 可以近似地认为是惯性环节。

当伺服阀的频宽大于液压固有频率5~10倍时, 可近似看成比例环节。

由前面三式求出:

式中Kce———总流量-压力系数Kce=Kc+Ctp

整理得:

进行简化, 通常负载的阻尼系数耳很小, 可以忽略不计, 则可简化为:

式中为液压弹簧刚度, 它是液压缸两腔完全封闭由于液体的压缩性所形成的液压弹簧的刚度。

如果满足

则可近似为:

式中ωm———负载的固有频率,

ωr———液压弹簧和负载弹簧串联祸合的刚度与阻尼系数之比,

ω0———:液压弹簧和负载弹簧并联祸合的刚度与负载质量形成的固有频率,

阻尼比:, 总压力增益:

简化得到系统简化开环传递函:

式中K0———系统的开环增益,

确定参数:

由于K≤Kh, 即负载的刚度远远小于液压弹簧的刚度, 液压弹簧和负载弹簧串联藕合的刚度与阻尼系数之比

液压固有频率

由于ωm≤ωh, 所以液压弹簧与负载弹簧并联祸合的刚度与负载质量形成的固有频率:

ω0≈ωh=85.15rad/s

阻尼比:

Kq、Kce、Ap已知, 求出系统的开环增益K0=0.99×103KaKsvKf

仿真选用伺服阀, 其固有频率为100 Hz, 远大于ωm, 故可以将其看成比例环节, 即Gsv (S) =1。系统开环传递函数为:

4 系统仿真

在MATLAB/Simulink中搭建输送带自动张紧装置的系统动态模型如图1所示。在仿真中凡当作单位负反馈, 即Kf=-1。另外取伺服放大器增益Ka=7.8×10-3, 伺服阀增益Ksv=1。

对其进行仿真, 当输入阶跃信号时, 系统闭环响应曲线如图2所示。

由图2看出曲线波动、震荡较大, 响应也相对比较慢。

加入PID控制器后, 通过反复的试验, 确定Kp、KD、KI的整定值Kp=10、KI=1、KD=0.05。最终得到了PID控制曲线, 如图3所示。

从仿真得到的曲线可以看出, 系统在受到冲击时, 能够及时作出反应来消除掉这个冲击, 符合实际要求。可见, 加入PID控制器后, 系统的性能得到了改善, 符合设计的要求。

摘要：首先对张紧装置物理模型进行了适当的简化, 分析其液压系统, 并对此建立数学模型, 建立了系统的控制方块图并推导了传递函数, 从而在Simulink环境下进行了仿真和PID校正。

张紧系统篇6

圆形料场堆取料机具有环保的巨大功能, 在采矿、冶金、电力和化工等领域得到越来越多的应用。而其中堆料胶带输送机是重要的部件之一。

堆料胶带输送机由滚筒, 托辊组, 缓冲床, 胶带, 清扫器, 导料槽, 落料斗, 驱动装置和张紧装置等组成。堆料机在运行使用一段时间后, 会出现输送胶带伸长和形变等情况, 因此需要采用张紧装置来避免这种不利于设备安全运行的状况发生。张紧装置可以保证堆料机在输送过程中胶带始终保持足够的张力, 可以补偿胶带的伸长变化量, 同时在检修和重新硫化胶带接头时提供必要的行程变化量准备。

圆形料场堆料机的张紧装置一般采用液压油缸装置方式。液压油缸张紧装置具有可以自动调节张紧力, 响应快, 稳定性高, 适应性强, 控制简单等特点。

液压张紧装置设计的好坏直接影响到堆料机的正常运行。由于在运行过程中, 液压张紧装置的张紧行程很大程度上取决于油缸安装长度, 而且油缸液压系统始终处于高压状态, 内泄漏严重, 阀件的寿命也降低, 压力下降较快, 会导致张紧力急剧下降。因此非常有必要对液压张紧进行分析研究, 并寻求使用先进的计算机方法对其进行控制。

对堆料机的胶带张紧力进行分析研究, 对其液压张紧系统进行了设计分析, 同时对其控制策略进行了初步的探讨。整个分析过程为堆料机胶带的张紧控制提供了理论依据, 对于圆形料场堆料机的安全运行有现实意义, 同时为液压系统的动态仿真分析和优化设计提供重要的设计参考。

1 胶带张紧力分析

圆形料场堆料机胶带的张紧力计算可以参照带式输送机的胶带张紧计算过程。堆料机的胶带张紧力采用逐点法进行计算。设胶带在驱动滚筒分离点处的张力S1, 胶带在驱动滚筒切入点处的张力S2, 其计算公式关系如下:

式中:μ为胶带和驱动滚筒之间的摩擦因数;α为驱动滚筒上胶带的包角;λ为改向滚筒阻力系数之乘积;ΣF为输送胶带机运行总阻力, 包括主要阻力、附加阻力、特种主要阻力、特种附加阻力和倾斜阻力等阻力之和, 具体计算公式可以参见DTII (A) 型带式输送机设计手册相应的计算方法。

联立式 (1) 、式 (2) , 可以求得S1和S2的表达式

堆料机驱动装置的功率计算式如下:

式中:v为堆料机运行速度;η为电动机到驱动滚筒之间的机构效率;P为驱动装置的功率, k W;

圆形料场堆料机胶带的液压张紧装置一般布置在驱动滚筒处, 其张紧力按照胶带在驱动滚筒脱离处张力的两倍选取计算, 即张紧力大小为2S1。

由式 (3) 知, 圆形料场堆料机胶带的张紧力与驱动滚筒上胶带的包角α以及摩擦因数μ有密切的关系。适当增加μ和α的数值, 可以降低堆料机胶带的最小张紧力。尽可能避免选用光面裸露的钢滚筒, 可以提高摩擦因数μ。因此在堆料机的设计过程中, 需要选择较大的包角和选择橡胶或者聚氨酯覆盖层的驱动滚筒, 可以降低最小张紧力。

圆形料场堆料机胶带的最小张紧力受启动张力的限制, 通常启动张力取正常运行张力的1.2~1.6倍。同时最小张紧力还受输送胶带的相对垂度的限制, 在稳定输送状况下, 应控制在1%以下。输送胶带的运行速度越大, 垂度越小。

2 液压系统设计

2.1 液压系统组成

圆形料场堆料机胶带的液压张紧装置的液压系统原理图如图1所示。

圆形料场堆料机胶带液压张紧系统主要由液压油箱, 空气滤清器, 放油嘴, 油位计, 电磁换向阀, 张紧油缸, 齿轮泵以及压力表, 电控箱控制系统及附件等组成。

1.油箱2.空气滤清器3.放油嘴4.油位计5.齿轮泵6, 7.三位四通电磁换向阀8, 9.张紧油缸10.测压接头和压力表

2.2 工作过程描述

圆形料场堆料机胶带液压张紧使用两个独立的液压油缸, 既可以同时工作, 也可以单独工作。

如图1所示, 当齿轮泵开始正常工作后, 三位四通电磁换向阀6处在a位, 三位四通电磁换向阀7处在中间位时, 张紧油缸8和张紧油缸9的无杆腔进油, 此时活塞杆推出, 胶带处于张紧状态;电磁换向阀6处于b位, 电磁换向阀7处在中间位时, 张紧油缸8和张紧油缸9的有杆腔进油, 此时活塞杆回缩, 胶带处于松弛状态。

如图1所示, 当齿轮泵开始正常工作后, 三位四通电磁换向阀6处在a位, 三位四通电磁换向阀7处在c位时, 张紧油缸8的无杆腔进油, 此时油缸8的活塞杆推出, 油缸8侧的胶带处于张紧状态;电磁换向阀6处于b位, 电磁换向阀7处在d位时, 张紧油缸8的有杆腔进油, 此时活塞杆回缩, 油缸8侧的胶带处于松弛状态。

如图1所示, 当齿轮泵开始正常工作后, 三位四通电磁换向阀6处在a位, 三位四通电磁换向阀7处在d位时, 张紧油缸9的无杆腔进油, 此时油缸9的活塞杆推出, 油缸9侧的胶带处于张紧状态;电磁换向阀6处于位, 电磁换向阀7处在c位时, 张紧油缸9的有杆腔进油, 此时活塞杆回缩, 油缸9侧的胶带处于松弛状态。

该液压系统组成既可以实现两个液压油缸的同步动作, 也可以实现单侧油缸的动作, 满足圆形料场堆料机胶带的张紧要求。该液压系统已在国内多个圆形料场堆料机液压张紧系统中得到了很好地应用, 实际应用效果良好。

3 控制策略

堆料机胶带的液压张紧油缸的实时压力信号可以通过测压接头和压力表10传输到PLC控制器。通过对比实时压力值和最初设定值, 当压力值超过最初的设定范围时, 此时需要对液压系统进行调整。最初设定的张紧力2S1为理论值, 由于堆料机胶带运行过程中阻力负载不断变化, 张紧力是动态变化的数值, 因此这种控制方法存在一定的局限性, 不能对实时变化的张力进行调整。

由于堆料机驱动装置的电流与负载是存在一定的对应关系的, 可以进一步通过控制驱动电流输入来识别胶带运行过程中的阻力变化, 由式 (3) 可以计算出相对应的张紧力。同时对比测压接头和压力表显示的实际张紧力数值, 结合采用PID控制调节张紧力, 这样能更精确地控制液压系统的张紧力, 适应不同工况的张紧需要。

4 结论

对堆料机的胶带张紧力进行分析研究, 对其液压张紧系统进行了设计分析, 同时对其控制策略进行了初步的探讨。整个分析过程为堆料机胶带的张紧控制提供了依据, 对于圆形料场堆料机的安全运行有现实意义, 同时为液压系统的动态仿真分析和优化设计提供重要的设计参考。

摘要：圆形料场堆取料机是一种环保的大型机械设备, 堆料机胶带的张紧质量直接影响圆形料场堆料机的正常运行。分析了堆料机胶带的张紧力, 设计了液压张紧系统, 同时对其控制策略进行了初步探讨。整个分析过程为堆料机胶带的张紧控制提供了理论依据, 对于圆形料场堆料机的安全运行有现实意义, 同时为液压系统的动态仿真分析和优化设计提供重要的设计参考。

关键词：圆形料场,堆料机,液压张紧

参考文献

[1]戴建立.带式输送机自动张紧装置的现状及研究[J].煤矿机械, 2007 (11) :3-5.

[2]毛君, 王晶, 刘训涛.带式输送机智能液压拉紧装置[J].煤矿机械, 2005 (10) :98-99.

[3]马睿, 张炳福, 许庆友.液压装置在刮板输送机中的应用[J].煤矿机械, 2004 (6) :16-18.

[4]王晓丽, 刘长伟, 王迎祥.带式输送机输送带张紧力及张紧装置[J].煤炭技术, 2008 (6) :5-7.

[5]马胜利, 李福霞.长距离带式输送机自动拉紧装置的研究[J].西安科技大学学报, 2009 (3) :219-222.

张紧系统篇7

带式输送机是非常重要的物料连续搬运装备,在许多行业得到了广泛的应用,具有适应复杂输送线路、无污染、运营维护成本及能耗低等特点。目前,长距离、高带速、高效率、智能化及绿色环保成为带式输送机的主要发展方向之一,已形成物料搬运系统的“高速公路”。而张紧装置作为带式输送机正常运行不可或缺的重要组成部分,也经历了不断的技术更新,即从传统的纯机械张紧(如螺旋张紧)到张紧力半自动可调(如绞车张紧),再到张紧力完全自动可调装备的出现(自动张紧)3个阶段。

1带式输送机张紧装置的作用

输送带是黏弹性体,在带式输送机的正常运行过程中会产生蠕变现象,使其变长而松弛;在启动、制动过程中会产生附加动张力,使输送带产生弹性伸长,从而使输送机打滑而不能正常工作。张紧装置作为带式输送机正常运行不可或缺的重要组成部分,其主要作用可以归纳为以下几点:①确保输送带在传动滚筒奔离点具有足够的张力,防止打滑现象的产生;②确保输送带圆周上的各点具有足够的张力以满足两托辊之间悬垂度的限制条件;③张紧装置应能补偿输送机启、制动等非稳定工况下动张力引起的输送带弹性伸长;④补偿输送带的永久性伸长和弹性伸长;⑤为输送带接头提供必要的行程。

2带式输送机张紧装置的发展阶段

张紧装置对带式输送机的稳定、可靠运行有很大的影响,国内外许多企业和科研人员都对其进行了深入的研究,归纳其发展阶段如下:

2.1 固定式张紧阶段

该阶段的主要产品有固定式螺旋张紧与绞车张紧。固定式张紧装置是指在输送机的正常运转过程中张紧滚筒位置保持不变的一种张紧装置,当张紧行程和张紧力发生变化时,需手动重新调整其张紧力和位置。

在螺旋张紧系统中,张紧滚筒即尾部改向滚筒的轴承座安装在可移动的支撑架上,旋转螺杆可使张紧滚筒往复移动,以完成对输送带的张紧与放松。其结构简单、成本低,但由于张紧行程过小,只适用于短距离(小于80 m)输送机。当输送机运行一段时间后,输送带因塑性变形而伸长,此时需手动旋转螺杆以防止张紧力减小引起传动滚筒打滑。图1为螺旋张紧装置。

固定式绞车张紧装置可分为手动和电动两种,利用蜗轮蜗杆减速器带动卷筒来缠绕钢绳,使张紧小车移动,从而张紧输送带。其占用空间较小,能产生较大的拉紧力,在中距离带式输送机中应用广泛。但是不能在输送机处于运行状态时对张紧力进行调节,缺乏安全保护装置,易发生事故。图2为固定式绞车张紧装置。

2.2 张紧力半自动可调阶段

该阶段的典型产品为绞车自动张紧装置和重锤式张紧装置,其主要技术特征是能够实现输送机在稳定运行阶段的张紧位置可调。

重锤式张紧装置是一种结构最简单、成本较低且应用范围最广泛的张紧装置。尽管在输送机启动和停机时对张紧装置产生惯性力,但它能始终保持张紧力不变,并且能自动吸收和补偿输送带的弹性伸长和永久性伸长。重锤式张紧装置的结构形式有单重锤式、双重锤式和重锤车式,其结构形式如图3所示。单、双重锤式张紧是利用重锤自重来张紧输送带,为了安放悬挂重锤需专门建立酮室或重锤塔架,以保证足够的张紧与安装行程。重锤车式张紧是把张紧小车水平或倾斜布置,通过钢丝绳牵引张紧小车从而张紧输送带。重锤式张紧装置的特点是张紧力保持不变,张紧位移可变,安全可靠性较高;但是同时也存在较多问题,由于重锤的张紧力是恒定不变的,这就会导致输送带的张紧力是按输送机启动、制动和正常运行时所需的最大张紧力进行设计的,在某种程度上会使输送带始终处于高张力的工作状态,直接影响了输送带的使用寿命。另外该张紧装置占用空间大且笨重,当输送带损坏需要维修或重新接头放松输送带时比较费时费力。

1-驱动滚筒;2-输送带;3-张紧小车;4-滑轮;5-钢丝绳;6-手摇或电动绞车

1-改向滚筒;2-输送带;3-张紧滚筒;4-张紧重锤;5-张紧小车;6-滑轮组

2.3 动态自动张紧阶段

根据长距离带式输送机对动态特性的要求,该阶段所研制的张紧装置具有张紧力实时可测可调的功能,同时根据张力的变化能自动补偿输送带伸长量,且能够满足带式输送机在不同运行工况下对张紧力的自动调节。

与固定式和重锤式张紧装置相比,最大的不同点是它具有传感元件、电气控制系统及综合保护装置等。根据控制张紧力执行元件的不同,自动式张紧装置可分为电动绞车式张紧装置(见图4)、液压油缸式张紧装置(见图5)和液压绞车式张紧装置。

根据控制输送带张力变化规律的不同,自动式张紧装置可分为稳定式、随动式和兼有稳定和随动特征的综合式3种。稳定式自动张紧装置在输送机启动过程中能自动使传动滚筒的奔离点张力为正常运行时的1.3倍～1.5倍,启动完成后自动调节张紧力为正常运行时的张紧力,且使传动滚筒奔离点张力在一定误差范围内保持恒定,不跟随输送机负载及黏着条件等其他参数的变化而变化;随动式自动张紧装置能使传动滚筒趋入点与奔离点输送带张力的比值保持恒定;综合式自动张紧装置的特征是输送机在启动过程中其作用方式是随动的,而在正常运行过程中其作用方式是稳定的。

1-输送带;2-张紧滚筒;3-滑轮组;4-钢丝绳;5-电气控制系统;6-电动机;7-减速箱;8-卷筒;9-张力传感器;10-张紧小车

1-电动绞车;2-电气控制系统;3-液压泵站;4-蓄能器;5-张紧小车;6-张紧液压缸

3张紧装置的国内外发展现状

国外研究带式输送机自动张紧装置的国家主要有俄罗斯、日本、法国和澳大利亚等。山东兖矿集团曾引进法国A型液压自动张紧装置,采用液压系统,通过执行元件油缸内活塞的往复运动来承受输送机运行所产生的塑性伸长和过渡工况下弹性伸长的变化。该张紧装置在运行中液压系统经常发生压力失调和调定压力突然下降,低于稳压保护开关,迫使输送机停止运转,对生产造成了影响。澳大利亚ACE输送机公司研发的APW张紧装置通过控制湿式盘形离合器和防反转湿式制动闸来调节输送带的张紧力,即通过激励离合器张紧输送带,通过激励制动闸释放输送带,我国的神华集团、同煤集团和宝钢等大型煤炭、钢铁生产企业较多地使用这种张紧装置,该张紧系统具有较好的动态性能,且响应速度快、适应性强、安全可靠、保护功能完善、体积小。

我国对带式输送机液压自动张紧装置的研究起步较晚,随着带式输送机技术与市场需求的不断发展,推动了我国自动张紧技术的深入发展。对带式输送机液压自动张紧技术进行研究的高校与科研机构有中国矿业大学、太原理工大学、山东科技大学及煤炭科学研究总院上海分院等,并且取得了明显的研究成果,开发出了一系列相关产品,如DYL型液压油缸自动张紧装置、YZL型液压绞车自动张紧装置等。另外,近些年也有很多企业(如北京奥特曼技术有限公司、徐州西子电气等)进行了液压自动张紧装置的研究与制造,产品也在国内得到了较广泛的应用。国内在带式输送机张紧系统理论方面的研究尚不成熟,与国外相比,国内产品响应速度慢、张紧力调节不够准确、振动严重、安全性与可靠性较低。

摘要：介绍了带式输送机张紧装置的作用,随着带式输送机的发展,张紧装置所经历的几个发展阶段及国内外的研究概况。

关键词：带式输送机,张紧装置,发展

参考文献

[1]戴建立.带式输送机自动张紧装置的现状及研究[J].煤矿机械,2007(11):3-5.

[2]宗勇,宗敏.法国A型胶带输送机液压张紧装置分析[J].煤炭科学技术,1997(3):28-30.

[3]宋伟刚.通用带式输送机设计[M].北京:机械工业出版社,2006.

捞渣机链条张紧装置改造篇8

合山发电公司3 3 0 M W机组#1、#2炉系东方锅炉(集团)股份有限公司生产的1004t/h亚临界自然循环汽包锅炉,锅炉型号为DG1004/18.5-Ⅱ1,锅炉底渣输送系统包括1台捞渣机、1台碎渣机、2台皮带输渣机。其中捞渣机型号为GBL12AX26,青岛四洲电力设备有限公司生产,驱动电机设有变频和工频控制,机械保护设有断链保护装置,当捞渣机发生断链、卡链、掉链时发出报警信号并跳闸停机,链条张紧机构设有张紧极限报警、张紧压力低报警。煤粉在炉膛燃烧后灰渣落入零米层的捞渣机,经捞渣机捞进碎渣机粉碎,再由2台皮带输渣机把灰渣送至渣仓。

1 故障现象

由于当时设计水平的限制,2004年投产以来捞渣机故障频繁,捞渣机刮板、链条磨损严重,张紧架刚性不足易变形,链条张紧机构可靠性低、不能正常工作,严重影响锅炉的安全、经济运行。2008年9月30日,#2炉负荷2 4 0 M W,1 0时1 5分因炉膛吹灰掉焦渣量增多,捞渣机电机转速从1000 r/min提至1350 r/min,10时4 7分发现捞渣机监视屏画面晃动大,立即降捞渣机转速到零,就地检查捞渣机大齿轮已裂开成两半。从D C S上查历史曲线得知,捞渣机齿轮裂开前电机最大电流21.79A,电机额定电流为24.8A。10时52分降负荷至1 8 0 M W,1 1时0 0分关闭炉底关断门,拉开捞渣机系统电源进行抢修。17时03分因渣多关断门关不了,炉底漏风大,负荷降至1 5 0 M W。23时0 0分从动轮断裂抢修工作结束,负荷升至2 4 0 M W运行。期间投油稳燃,共计用油10.01t,损失电量约800000k W·h。

2 原因分析

(1)捞渣机链条张紧装置在投产不久,就存在只能升不能降、液压杆不能回位的问题,2 0 0 6年改用千斤顶调整链条松紧度,捞渣机的张紧极限报警、张紧压力低报警信号也取消。2根链条松紧不一时捞渣机所受到的力矩发生变化,当捞渣机的负荷突然加大,捞渣机链条拉力加大,造成捞渣机过载,最终导致齿轮崩裂。

(2)原设计断链检测不精确、不合理,保护存在死区,不能真正起到保护的作用。因为捞渣机有2根链条,原设计只有1个检测点安装在尾导轮处,尾导轮2个轮是同步的,当1根链条断链后,另1根链条仍然带动尾导轮运行,只有2根链条同时断开才能跳闸。

3 改造方案

(1)捞渣机张紧装置改造为单向机械逆止机构的液压自动张紧装置。将原张紧轮架及张紧轮拆除,在原位置重新放样、划线、定位钻孔,将单向机械逆止的轮架焊装在壳体上,安装好张紧轮架并连接好液压管路。

(2)液压系统采用大连大德自动化有限公司的产品,该液压系统主要元件为德国力士乐公司生产。液压系统由油箱装置、外挂蓄能器、电控箱组成。由电机齿轮泵对蓄能器供油。蓄能器、开关电磁阀和油缸组成液压弹簧,正常时蓄能器充氮气压力至0.8 M P a,蓄能器工作压力为5 M P a,张紧压力为4 M P a以上,保证链条处于长时间张紧状态。当齿轮泵压力小于2 M P a时,捞渣机张紧压力低报警。

(3)工作链与回程链采用滑动运行结构的可靠张紧装置,保持张紧力恒定,并及时吸收捞渣机拖动链条磨损后的增长量,保证链条、刮板全程张紧,使捞渣机运行平稳,降低刮板与底板的摩擦阻力,防止捞渣机掉链、卡链,张紧行程4 0 0 m m。

(4)液压油缸为双套管结构并设手动加压泵,双套管夹层为储油腔。正常工作时油缸由张紧液压站电动油泵供给压力油,蓄能器在一段时间内保压并补充压力油,当液压站系统故障时,可切换加油回路,油缸加压泵直接为油缸加压张紧尾轮。油缸检修回缩时,油缸杆腔进油,形成手动回缩。

(5)更换捞渣机链条及机首链轮。

(6)张紧装置改造为单向机械逆止机构的液压自动张紧装置后,断链检测改为2个检测点,分别检测2个张紧轮。因为2个张紧轮不是同步的,当1根链条断开时,该链条带动的张紧轮随之停止,从而实现无论哪一根链条发生断链、卡链、掉链时均能及时发出报警信号并跳闸停机。

(7)断链检测开关分2路检测,其启动跳闸回路也分别装设独立的启动跳闸回路。新增设的捞渣机断链保护原理图见图1。

(8)图1中的KA01中间继电器,可以用原来的KA13代替,即把KA13的线圈从回路中断开,按图1接线,其常开、常闭接点不变。

(9)跳闸回路装设SA1旋钮开关,捞渣机启动运行正常后投入,捞渣机系统故障或检修调试时也可退出跳闸保护。

(1 0)正常运行时投断链跳闸S A 1开关,运行中断链跳闸后退出S A 1开关才能再次启动捞渣机。

(1 1)为躲过检测接近开关正常检测时的脉冲间隔,保护回路中的时间继电器整定5 s。

(1 2)恢复捞渣机张紧极限报警及捞渣机张紧压力低报警信号。

4 改造效果

(1)改造后捞渣机链条张紧力恒定,链条、刮板全程张紧,能及时吸收链条磨损后的增长量,有效地降低刮板与底板的摩擦阻力,防止了捞渣机掉链、卡链。