带式输送机液压张紧装置设计探讨

1、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:16710959(200801-0023旬2带式输送机是煤矿企业中广泛使用的连续运输设备。随着矿井生产能力的

2、提高,目前正向着长运距和大运量的方向发展,张紧装置对保证其正常工作具有重要作用。液压张紧具有工作平稳、可靠、保护完善、调节方便等优点,可适应多种工况的需要和不同的机型,是一种较先进、理想的张紧方式。本文研究了一种具有比较大的张紧行程,适用于运输距离较长的带式输送机液压张紧装置,设计了液压系统,分析了工作原理,对主要技术参数的选择进行了讨论,可供设计、制造和使用单位参考。l总体结构该种张紧装置的总体结构如图l所示。它主要由液压泵站、张紧油缸、蓄能站、隔爆控制箱及慢速绞车等部分组成。用张紧油缸提供拉力,通过动滑轮、定滑轮、钢丝绳拉动张紧小车和张紧滚筒实现张紧;用慢速绞车对张紧小车和滚筒进行较大行程

3、的牵引和调动,以满足断带调整、重新接头以及位置转移时张紧滚筒较大的行程需要。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;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;12一慢速绞车图l张紧装置的总体结构2液压系统液压系统是张紧装置的主体,对张紧装置的性能有决定性的影响。在输送机工作过程中,张紧油缸应能提供足够、恒定、便于调节和控制的张力,且保护完善、工作可靠。对液压系统的基本要求是:提供额定张力,能满足启动时较大的张力需要;能保持张力的恒定;张力的设定和调节要方便;能实现过载和断带保护。据此,选择基本回路和组成液压系统(见图2,该系统

4、用油缸提供的拉力实现张紧,采用两个二位三通电磁阀,通过油路的切换,来满足启动工况和正常工作时对压力(张力的不同需要;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;采用卸荷溢流阀实现泵卸载;采用二位二通液动阀实现断带保护;利用压力继电器在不同压力作用下所发出的电信号,实现油路的控制和切换,现对其工作原理进行分析。2.1启动先开动绞车,使皮带初步张紧,张紧油缸的活塞杆完全伸出后,再关闭绞车电机,刹住滚筒(其上的钢丝绳被固定,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

5、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。当张紧油缸的工作压力达到额定值的1.5倍时,压力继电器17动作,发出信号,启动皮带机的驱动滚筒,并同时使2DT和3DT得电,使二位三通阀5和15切换到右位,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:200706

6、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。煤炭工程2008年第1期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;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

7、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

8、额定值的0.91.1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。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卸荷溢流阀4中溢流阀的工作压力为额

9、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,实现断带保护。以上工况,各电磁铁得失电情况见表l。

10、表1各工况电磁铁状态3几个问题的讨论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

11、面因素,可取油缸行程为l1.5m,运距长,取大值,运距短,取小值。4结论该种液压张紧装置和系统具有以下特点:系统简单,使用元件少,工作平稳、可靠;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;可实现多种保护功能,张紧行程和张力的设定和调节方便;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。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

12、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(200801明25旬3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

13、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GB503852006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

14、荷载。1.2提升机设备与基础间传力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。图1提升机基础由图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年代某厂红旗牌压参考文献:2姜继海,宋锦春液压与气压传动M北京:高等教育出版社,2002.1张华林带式输送机的自动液压张紧装置J_起重运输3谢锡纯,李晓豁.矿山机械与设备M.徐州:中国矿业机械,2002,(9:1011大学出版社,

15、2000.(责任编辑赵巧芝收稿日期:20070929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作者:侯波, HOU Bo作者单位:安徽理工大学,机械工程系,安徽,淮南,232001刊名:煤炭工程英文刊名:COAL ENGINEERING年,卷(期:2008,""(1引用次数: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(092.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相似文献(10条1.期刊论文钟序辉.何庆浪液

16、压自动张紧装置在带式输送机中的应用-江苏煤炭2001,""(3德兴铜矿大山选矿厂带式输送机运量大、负荷重,原设计采用重锤张紧装置,安全隐患很大.自从该厂在2#带式输送机上改造采用液压自动张紧装置后,取得了满意的效果.这为今后大型带式输送机采用液压自动张紧装置提供了良好的范例.2.期刊论文姚洪.杨寅威.黄嘉兴.YAO Hong.YANG Yin-wei.HUANG Jia-xing比例溢流阀在带式输送机液压张紧装置中的应用-液压与气动2008,""(9针对与斗轮机配合使用的双向带式输送机张紧力控制的特点,指出原液压张紧装置的不足,提出将比例溢流阀应用到输送

17、机液压张紧装置中,并给出了设计方案.现场使用表明:改进后的液压张紧装置能较好地满足带式输送机多个张紧力恒定,各张紧力之间的平缓过渡和斗轮机堆取料转换时胶带张力恒定的控制要求.3.期刊论文丁正凡带式输送机张紧装置的发展及应用-工矿自动化2009,35(4文章介绍了带式输送机张紧装置的发展阶段,简要分析了每个阶段中典型的张紧装置的结构特点及优缺点,并结合铁煤集团带式输送机张紧装置的应用情况,介绍了液压自动张紧装置的工作原理.实际应用结果表明,该液压自动张紧装置可根据带式输送机的张力需要任意调节拉紧力,实现张紧力恒定,性能稳定可靠,有效保护了输送机,且节约了大量的电能.4.期刊论文杨奇顺.侯波.YA

18、NG Qi-shun.Hou Bo长运距带式输送机张紧装置研究-煤矿机械2007,28(9对能实现较大张紧行程的几种带式输送机张紧装置进行了分析,认为液压张紧装置具有工作平稳、可靠、性能完善和调节方便等优点,是一种较先进、理想的张紧装置.对以油缸为执行元件,实现张紧,用慢速绞车对张紧小车进行较大距离牵引和调动的液压张紧装置进行了研讨,做了总体结构和液压系统设计,分析了工作原理.5.期刊论文徐伟.寇子明.李元元.XU Wei.KOU Zi-ming.LI Yuan-yuan带式输送机张紧装置的张紧力计算-煤矿机电2005,""(2带式输送机张紧装置张紧力的大小,与带式输送机的

19、多个参数及张紧装置的安设位置有关.本文提出一种张紧装置张紧力计算程序化的思路.6.期刊论文袁红兵.吴波.廉自生.YUAN Hong-bing.WU Bo.LIAN Zi-sheng可伸缩带式输送机自动张紧装置研究-煤矿机械2007,28(3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.7.学位论文李福霞长距离带式输送机自动张紧装置的研究2009随着煤矿行业高产高效采煤技术的推广与应用,长距离、大运

20、量、大功率的带式输送机得到了广泛的应用。实际生产中,传统的张紧装置尽管有着使用成熟、结构简单等优点,但对它们所带来的张紧力不足、响应缓慢、隐性设备损害严重等缺陷一直没有很好地解决,因此,强力带式输送机的张力动态调节装置的研发成为其安全运行技术的关键之一。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

21、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。8.期刊论文王晓丽.刘长伟.王迎祥.WANG Xiao-li.LIU Chang-wei.WANG Ying-xiang带式输送机输送带张紧力及张紧装置-煤炭技术2008,27(6介绍带式输送机输送带张紧力的计算及张紧装置的作用、类型及安装时需要重点考虑的因素,对张紧装置在各种带式输送机中的选用以及安装过程中应该注意的事项做了详细的介绍.9.期刊论文雷丁轲.王进涛.LEI Ding-ke.WANG Jin-tao自动液压张紧装置在带式输送机中的应用-煤炭工程2009,""(2针对带式输送机对张紧力的实际需要,设计了一种自动液压张紧装置,分析了其工作原理,