试析矿山输送机械液压张紧系统优化设计

试析矿山输送机械液压张紧系统优化设计

冯晓峰

大地工程开发（集团）有限公司天津分公司 天津南开 300381

摘要：分析和指出矿山输送机械液压张力张紧系统、压力张紧系统以及悬垂量张紧系统存在的不足，结合皮带输送设备实际的运行需求，设计了自动控制与调整皮带张紧力的的张紧系统，探讨了运行过程矿山输送机械液压张紧系统的工作原理，通过实际应用得出该系统能够增加设备使用寿命、降低了人工作业强度，同时提升了设备运行效率，值得进一步推广应用。

关键词:输送机械;液压系统;张紧系统

0引言

煤矿皮带输送设备运行效率与安全性对煤矿开采工作至关重要。输送带属于一种粘弹性材料，其运输物料时会出现蠕变，导致输送皮带长度增加，使输送皮带松弛。皮带输送设备开启或制动使得输送皮带受到一定张力作用，增加皮带长度，发生皮带打滑，严重影响输送设备的正常运行。目前半自动张紧装置应用广泛，例如，绞车张紧装置，随着煤矿开采机械化程度逐渐提升，煤炭运输距离增加，以往的张紧装置不能有效满足皮带正常运行需求。所以，要进一步对皮带张紧装置进行优化设计，获得实时监测张紧力的高效、安全的张紧装置，满足皮带输送设备开启及制动过程中实际工况的需求，确保皮带输送设备能够安全运行，为煤矿安全生产提供可靠保障。

1输送机械液压张紧系统存在问题

1.1张力张紧系统问题分析

现阶段，煤矿企业皮带输送设备中应用的张力张紧系统大部分属于美国JOY公司生产的DCC系统，此张紧装置中载荷传感元件使用寿命短，极易发生磨损，造成系统时常无法运行，实际应用及推广中存在较大问题。辽宁工程大学实验室针对该系统进行了改进，目前在实验探索阶段，还没有将其应用于实践中。

1.2压力张紧系统问题分析

目前，煤矿企业应用最为广泛的压力张紧系统是对所设置伸缩油缸对应压力值进行有效监测，通过分析压力值获得链条张力值，此原理从理论角度分析是可行的，当张紧装置实际应用时，煤矿井下开采环境较差，导致油压信号频繁波动，使所设定系统压力值和实际对应负载值的关联程度差，引起供液压力不稳，导致油缸压力出现大的波动，需要人工干预，系统在运行过程中稳定性与可靠性均较差。

1.3悬垂量张紧系统问题分析

煤矿井下开采作业条件复杂，张紧装置实际应用会经常性出现冒顶、片帮等问题，这些因素导致系统出现频繁波动。另外，因为链轮部件的多边效应，会导致链条震动，使装置在悬垂量实际检测中出现误差大，因此，悬垂量张紧系统在运行中同样无法达到良好效果。

2输送机械液压自动张紧系统优化设计

2.1输送机械液压自动张紧系统组成

针对上述液压张紧装置存在问题，通过分析，确定设计方案。所设计的输送机械液压自动张紧装置在皮带输送设备处于各种工况条件下，能实现对皮带张紧力的自动控制与调整，确保皮带输送设备在各种工况条件下，均可实现稳定与安全运转。所设计的输送机械液压自动张紧系统包含液压部件、机械部件以及电气部件等不同部件，其结构示意图如图1所示。

此输送机械液压自动张紧系统的控制是通过利用电液比例溢流阀部件达到有效调控液压马达，同时借助张力传感装置，实时反馈监测获得的张力数据，确保及时调控各种输送皮带工况状态，通过利用缓冲油缸可有效吸收皮带输送设备运行中所出现的振动及松弛，同时，该系统中还设置自动及手动方式。

2.2液压自动张紧系统工作原理

输送机械液压自动张紧系统工作原理示意图如图2所示。

图2输送机械液压自动张紧系统工作原理示意图

依照皮带输送设备在输送物料阶段张紧力不同的要求，通过计算确定设计张紧装置对应参数，确定皮带输送设备在开启、制动以及运转过程中所对应的不同张力值。当皮带张紧系统处于自动运行时，所设置的控制装置收到皮带输送设备开启信号，依照设定具体控制程序，对输送设备皮带张紧力实时进行调控，依照设计计算结果，将输送设备启动中张紧力大小设定为正常运转状态的1.4～1.5倍之间。在速率检测装置测量皮带转速处于正常运转速率情况下，则发出信号，控制系统收到信号后调节张紧力，使之处于正常状态。在制动操作或停机操作中，控制系统会自动调节张紧力，确保皮带张紧力更适宜停机中张紧力要求，在此将输送设备制动中张紧力大小设定为正常运转状态下的0.9倍左右。对皮带输送设备的维护及检修中，能把张紧控制系统调节至手动操作，这便可依照具体的需求调控输送设备的皮带松紧程度。

2.3液压装置工作程序

输送机械液压自动张紧系统中液压装置工作过程，工作过程包含启动、正常运行、停机及机尾自移过程等。

2.3.1启动过程

输送机械液压自动张紧系统的PLC控制装置收到输送设备启动信号后，控制装置产生泵站开启指令，泵站开启，此时电磁铁1YA被通电，蓄能装置开始充液操作。收到开启指令，控制装置发出指令使电磁铁5YA通电，此电流把比例溢流阀拥有的溢流压力调控之特定值P1，蓄能装置拥有的压力值达到P1值后，控制装置发出指令使1YA断电，把“张力准备完成”这一信号传输至中控装置，此时控制装置产生输送设备启动指令。在输送设备开启阶段，液压缸活塞部件回缩，引起蓄能装置中压力值减小，减少至P2，此时控制装置将1YA接通，泵站继续向蓄能装置充液，在其压力值增加至P1，随之1YA断电。上述流程往复循环，确保蓄能装置压力值保持P1与P2间，确保输送设备启动中皮带张力处于稳定状态。

2.3.2正常运行过程

输送设备开启，随之会处于正常运转工况。控制装置收到系统发出的“输送设备开启工作完成”信号后，会输出电流，比例溢流阀部件对溢流压力进行调控，使其值减小至P3，如果由于各种原因影响，例如，外界载荷出现波动、乳化液出现泄漏等等，导致蓄能装置压力值减小至P4，此时控制装置将1YA接通，泵站继续向蓄能装置充液，其压力值增加至P3，随之1YA断电。上述流程往复循环，确保蓄能装置所对应压力值可保持于P3与P4间，确保输送设备正常运转中皮带张力处于稳定状态。

2.3.3停机过程

当控制装置收到要求停机指令，输出电流调控比例溢流阀部件的溢流压力，使其值减小至P5，这一压力一直维持到输送设备完成停机操作后。

2.3.4机尾自移过程

机尾自移过程中，很多情况下输送设备机身长度有所减少，此时皮带发生松弛，相应的张紧力有所减少，液压缸装置中活塞杆部件便受到蓄能装置压力作用随之完成回缩操作，从而实现有效的调节皮带所受张紧力。

3应用效果

通过此输送机械液压自动张紧系统实际应用，确保了对皮带输送设备的自动张紧操作，使皮带输送设备中链条、刮板以及链轮的磨损明显减轻，增加了设备使用寿命。另外，在应用输送机械液压自动张紧系统前，要求人工对皮带输送设备张紧链条进行检测，人工作业强度非常大，应用了输送机械液压自动张紧系统后，无需再对链条张力进行检测，不仅降低了人工作业强度，同时也提升了设备运行效率，可更好地满足实际生产需求。

参考文献

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