摘要：针对长距离可伸缩大型带式输送机的工作特点，设计了一种自动张紧装置。介绍了自动张紧装置的总体设计方案，阐述了自动张装置各组成部分和工作原理。实验室试验结果表明：张紧装置具有张紧力自动可调、响应速度快、适应性强、控制方便、安全性能好、功能完善等特点。

    关键词：带式输送机；张紧装置；自动控制

    中图分类号：TD528    文献标志码：A     文章编号：1003-0794(2007)03-0123-02

Abstract: According to the working feature of the elastic belt conveyor, an automatic tensioning device is designed. Introduces the total desiging plan of the automatic tensioning device and illustrates the components and working principles of the automatic tensioning device. The results of the experimentation show that the tensioning device has the ability of automatic adjusting of the belts tension, rapid respond velocity, better adaptability, convenient control, good safety and prefect function.

Keywords: belt conveyor; tensioning device; automatic control

带式输送机是煤矿井下生产的主要输送设备之一。随着我国高产高效的综采放顶煤工艺的大力推广，使运输巷带式输送机向大运量、长距离发展。张紧装置是带式输送机的重要部件之一。其主要作用是保证输送带在驱动滚筒的分离点有适当的张力，防止输送带打滑；保证滚筒周长上输送带各点具有必要的张力，防止输送带在托辊之间松弛而引起撒料，此外还可补偿输送带的塑性伸长和过渡工况下弹性伸长的变化。大功率长距离带式输送机的张紧装置不仅要满足输送带伸长量的要求，而且要满足张紧力可调，即起动阶段满足带式输送机的动态防滑要求而使张紧力增大以增大摩擦牵引力；匀速阶段又可降低张紧力以维持带式输送机正常运行要求。随着技术的进步和发展，研制出运行安全可靠、张紧行程大、布置灵活以及能够满足动态和稳态2种工况时，输送带具有一定张紧力并可根据实际情况张紧力自动可调的张紧装置成为必要。

    可伸缩带式输送机自动张紧装置集机电液于一体，即电机驱动、机械减速、电液控制。该装置由绞车电机、湿式摩擦片离合器、制动器、单向制动器、减速器、绞车滚筒、测力传感器、液压系统和电控系统组成。其系统结构如图1所示。自动张紧装置控制系统的核心控制元件是PLC。电机与绞车通过湿式盘形离合器连接，在离合器咬合前，电机旋转，绞车是静止的，离合器咬合，电机带动绞车旋转，从而使可伸缩带式输送机的输送带张紧。PLC根据力传感器的信号，控制湿式摩擦片离合器和制动器，使张紧绞车在保持、张紧或放松3种状态之间时时转换，从而实现输送带在不同工况下及不同负荷下张力的自动调节。

控制系统的组成如图2所示。控制核心为 PLC，输入主要有两部分，即操作面板输入和设备状态信号输入，输出信号包括：控制和显示两部分。

    当控制系统接受到带式输送机发出的启动指令后即可启动张紧装置电机，张紧装置对张力进行自动调整。根据张力传感器测量的张力，PLC从程序中读取启动张力值和运行张力值。电机启动2S后，PLC将张力调整到启动张力值。张力的调整是通过操作离合器来增加张力或操作制动器来降低张力。离合器、制动器电磁阀在每次失电0．5S内两者均被禁用，以便限制最大操作频率。PLC程序实现离合器和制动器互锁。两者动作由张力信号反馈控制，张力信号与设置值相比较，决定离合器及制动器的动作。当张紧装置接到输送机停止指令20S后电机停机。

    当张力在启动张力值±5kN之内保持 s后，允许带式输送机启动，同时张紧装置对这一信号计时。90s后，张力从启动值降到正常运行值，在该值连续运行3min后，绞车电机停止。当张力值再次遭到破坏，张紧装置将再次启动，调整张力到正常运行值。

    当系统张力保持在设定的死区内，运行时间达到设定时间后张紧装置自动停机。当输送带张力不需要补偿时，张紧装置保持待机状态。状态面板和输送带张力显示仍为激活状态，以便司机观察张紧装置的运行状况，但电机和离合器此时不允许操作。当张紧装置进入保持状态时，PLC继续检测输送带张力，当输送带张力不在死区内时，电机被重新激活。当需要增加或减小张力时，张紧装置的重新激活时间不大于3S。具体动作情况为：当张力在设定值±5kN范围内超过3min，张紧装置停机；当张紧装置张力超过设定值±5kN达2s时，张紧装置将重新激活。

    PLC使用2个信号来互锁张紧装置与带式输送机的启动操作：

    张力OK：张紧装置运行正常，带式输送机方可启动。

张紧装置故障：张紧装置不能正常运行，反馈回路张力输入小于5kN且持续3s，PLC停机。这表明反馈回路有故障。这一故障为欠张力跳闸故障。反馈回路张力输入大于90kN且持续3S，PLC停机。这一故障为过张力跳闸故障。

    (1)打滑保护

    PLC监测张紧装置电机轴和输出轴之间的速度。在离合器作用期间和张紧装置处于张力保持时，可监视滑动。在n=1500r／min时，速度传感器的额定脉冲频率是625Hz。投入离合器或打开制动闸3 s后，开始滑差记数。当速度传感器问的频率差大于或等于120Hz且超过1s时，张紧装置停机。

    (2)电机超速保护

    系统通过速度传感器实现保护。从电机启动之后3s开始，控制系统时时监测张紧装置电机的绝对速度。当电机速度超出1420～1580r／min范围，张紧装置立即停机。

    (3)绞车位置保护

    系统通过行程开关实现保护。

    (4)液压系统压力保护

    系统通过压力传感器实现保护。若系统压力在20s内无法达到3MPa，或系统压力持续3s低于3MPa，张紧装置停机。

    (5)油温保护

    系统通过温度传感器实现保护。当油温持续2S超过80℃或低于0℃时，绞车会自动复位。

    (6)张力超限保护

系统通过张力传感器实现保护。当输送带张力持续3S超过90kN或低于10kN时，张紧装置停机。

    (1)控制安全  采用PLC为核心的控制系统，实现了张紧装置的自动控制，确保控制准确、安全与可靠。

    (2)响应快带式输送机启动时，输送带的松边会突然松驰伸长。由于系统中蓄能器的作用，可使带式输送机启动平稳、可靠。

    (3)适应性强可根据具体情况设计最大张紧力和最大行程来满足不同类型带式输送机对张紧装置的要求。

    (4)控制方便  张紧装置的控制系统可以与带式输送机的集控装置连接，实现远程控制。4系统试验及结语

该装置在实验室进行了性能试验，试验结果表明：该装置设计合理，具有张紧力自动可调、响应速度快、适应性强、控制方便、安全性能好、功能完善等特点，达到了设计预期目标。

参考文献：[1]吴东平,李德臣,王洋宽．等．一种新型带式输送机张紧装置[J]煤矿机电，2004(5)：48—51．

[2]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，2004，25(9)：91—93．

[3]李翠兰．隋振岩，黄建人．液压自动张紧装置的研制[J]．工矿自动化．2003(6)：22—23．