带式输送机的拉紧装置
摘要：带式输送机的拉紧装置作用、种类、位置、行程及拉紧力计算
关键词：带式输送机拉紧装置行程拉紧力计算
中图分类号：th222文献标识码： a 文章编号：
概况
拉紧装置是保证带式输送机正常工作的重要部件, 在确保输送机最小初拉力满足挠度要求的条件下, 胶带在驱动滚筒绕入点和绕出点的张力比应为定值, 为此要求起动时拉紧力与额定工作时拉紧力的比值k = 1.4～1.5 , 允许波动范围为±10 %; 正常工作过程中k = 0.9 ～ 1.1。
当输送机的结构,起、制动方式及拉紧装置的安装位置确定后, 拉紧装置的特性就取决于其自身的性能。
拉紧装置的作用
(1)保证带式输送机驱动滚筒分离点的足够张力，从而保证驱动装置依靠摩擦传动所必须传递的摩擦牵引力，以带动输送机的正常运转，防止输送带打滑。
(2) 保证承载分支最小张力点的必须张力，限制输送带在托辊之间的垂度，保证带式输送机正常运行，不致因输送带下垂度过大导致物料垂直跳动大冲击托辊而造成电机损失能量大和物料洒落等现象。
(3) 补偿塑性变形与过渡工况时输送带伸长量的变化。
由于负载变化会引起输送带发生长度变化，蠕变现象也会造成输送带伸长，
张紧力有变小趋势，需要张紧装置来吸收由蠕变产生的伸长，维持输送机正常运行所需的最小张紧力，从而保证带式输送机的正常运行。
(4) 为输送带重新接头做必要的行程准备。
每部带式输送机都有若干个接头，可能在某一时间接头会出现问题，必须截头重做，张紧装置为带式输送机准备了负荷以外的运输带，这样接头故障就可以通过放松张紧装置重新接头来解决。
3、对拉紧装置的要求
(1) 响应速度快, 工作可靠。
(2) 拉紧滚筒上输送带的包角为180°, 并与滚筒位移平行,施加的拉紧力应通过滚筒中心, 以免张力由于其位置不同而变化。
(3) 不能出现死区, 即拉紧滚筒作反方向移动
4、拉紧装置的种类
(1)垂直重锤拉紧（优先采用）
(2) 螺旋拉紧（短皮带机≤100米）
(3) 重锤车式拉紧
(4) 固定绞车拉紧
以上是几种基本的拉紧形式，具体应用时可根据项目情况使用一种或者几种拉紧。
5、拉紧装置的位置
(1) 尽可能布置在输送带张力最小处。
(2) 电动机作电动运行时, 拉紧装置尽可能设在驱动滚筒的出
边。
(3) 电动机作发电运行时, 拉紧装置尽可能设在驱动滚筒的入边。
(4) 尽可能减少输送带的弯曲次数。
在实际设计中, 要根据具体情况来选择拉紧装置的位置。
一般来说, 布置在传动滚筒绕出点附近, 这样拉紧效果及传动性能好,
敷设信号线也方便; 对于距离短、功率小的输送机则布置在尾部。
6、带式输送机拉紧装置行程
确定拉紧装置行程的几个因素：
（1）启动和制动。
输送机没有控制的直接启动和制动，拉紧装置的行程应比有控制时的行程大。
（2）输送带伸长特性。
输送机是否经常满载启动或停止。
（3）输送机是否有试运行期。
（4）能否满足输送机加减速的需要。
（5）输送带结构。
（6）接头长度和安装条件所需的附加长度。
设计手册中一般规定输送带的伸长率: 棉帆布芯1. 0%～1. 5%; 维尼纶帆布芯1. 0%～ 1. 5%; 尼龙帆布芯1. 6%～ 2. 4%; 钢绳芯0. 2%～0. 4%。
7、拉紧装置拉紧力的确定
（1）带式输送机受力分析
带式输送机的基本布置形式见图1，由于其设计准则存在着模糊
性，实际计算张紧力时，根据的是侧型简单带式输送机的基本资料，因此，下面有关力的分析、计算以侧型简单带式输送机为依据。
图1 带式输送机基本布置图
由于带式输送机属于粘弹性体，在运行中，发生刚性位移和弹性位移，胶带正应力与线应变呈曲线关系，因此各点的张力是不同的，侧型简单带式输送机的张力是由相遇点到分离点，即 d →a 点逐渐变小，根据逐点计算法，胶带张力由a 至 b、c、d 点是逐点增加，且 a 点为回程分支张力最小点，c 点为承载分支张力最小点，d 点为带式输送机最大张力点，d、a 两点张力差就是输送机牵引力。
带式输送机基本上受 3 种力的作用：圆周驱动力 fu、拉紧力f0 和阻力。
fu 和 f0 可见图 1，但阻力比较复杂，阻力之和σf 阻在数值上等于圆周驱动力，方向与之相反，具体包括主要阻力fh 、附加阻力fn 、主要特种阻力fs1、附加特种阻力 fs2 和倾斜阻力fst。
在 5 种阻力中，fh、fn 是所有带式输送机都有的，fs1、fs2 和 fst的计算需要根据输送带的实际侧型及附属装备情况具体分析而确定。
（2）拉紧力简便算法
由于带式输送机的圆周驱动力分别与输送量、有效功率成正比，所以有效功率与输送量呈线性关系，且张紧力不要求十分精确，因此在计算实际运转的输送机张紧力时，可通过引入负荷系数 kf 由功率直接计算驱动力及特性点张力，从而确定张紧力，由于此法不
需计算承载分支阻力，简化了运算量。
①特性点a 的张力计算
在带式输送机的有关计算中，若电动机功率已知，则有效功率由下式确定
pa= pmηη′η″ (1)
式中pm——电动机功率，kw
η，η′，η″——分别为传动效率、联轴器效率和减速机效率
由有效功率可计算输送带的圆周驱动力，即有效张力公式为
fu = pa/ v (2)
v ——输送机带速，m/ s
由于a 点的张力大小与圆周驱动力 fu 有关，根据输送带不打滑条件，特性点 a 的张力计算如下
（3）
式中kf ——满载启动系数，一般取 1.3～1.7 之间
eμθ——欧拉系数，其中μ为胶带与驱动轮间摩擦系数，θ为胶带包角 (°)
并根据回程分支最小垂度公式，对a 点张力进行校核
(4)
式中lr——回程分支托辊间距，m
qb——输送带线密度，kg/ m
g ——重力加速度，g≈10 m/ s2
(h/ a)adm——最大垂度，≤0.01
因此，运算时可取 a 点张力为 sa= max[fa；fmin]。
②阻力的分析与计算
带式输送机侧型比较简单时，利用此法计算张紧力时只涉及回程分支阻力的计算，计算时需要根据胶带实际工况分析确定，具体包括回程分支运行阻力、清扫器阻力和胶带绕过滚筒时弯曲阻力及轴承阻力，计算公式分别如下。
输送带受到的运行阻力为：
(5)
式中f ——模拟摩擦系数，一般取值在 0.02 ~ 0.03之间l——输送机中心距， m
qru——回程分支旋转部分线密度，kg/ m
δ——输送机倾角，(°)
清扫器阻力的计算公式为
(6)
式中n ——清扫器个数
a，p ——分别为清扫器与胶带接触面积(m2)及压力 (mpa ) ξ——清扫器与胶带摩擦系数
由于输送带绕过改向滚筒的弯曲阻力和滚筒的轴承阻力计算复杂，因此进行了简化处理，两者阻力之和为
w = (k′-1) si-1(7)
式中si-1——改向滚筒趋入点张力n
k′——改向滚筒阻力系数，滚筒包角在 45°~180 °时取值为
1.02～1.04
③张紧力计算
在确定输送带张紧力时，为简便运算，忽略胶带的粘弹性体的力学性质，认为张紧点处输送带的张力保持不变，并在稳态运行中转化为刚体动力学模型进行分析，见图 1。
根据逐点计算法则，b 和c 点张力分别为
sb=sa+σfab(8)
sc′=sb+σfbc (9)
其中阻力σfab和σfbc 可根据阻力的计算公式(5) ~ (7) 进行分析确定，且需要根据承载分支下垂度校核公式，对c 点张力进行校核如下
(10)
式中lc——承载上托辊间距，m
qg——输送物料线密度，kg/ m
其它参数同前，计算时取
sc =max[sc ′；fminzh]，所以，输送带张紧力计算公式如下f0 = sb+sc = (k′+1)sb (11)
因此，在确定完输送带张紧力后，可根据带式输送机实际张紧装置形式配置适当的拉紧形式。
参考文献
1、徐寄蓉 dtⅱ型固定式带式输送机设计选用手册机械工业部北京起重运输机械研究所 1994
2、宋伟刚散装物料带式输送机设计-沈阳：东北大学出版社，2000.4
3、杨建宇带式输送机拉紧装置的分析同煤科技 2006.9
4、孙健身王涛带式输送机拉紧装置技术参数分析能源技术与管理2005， no.6。