解析皮带机系统液压拉紧装置
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解析皮带机系统液压拉紧装置
摘要:带式输送机自动液压拉紧装置是根据我国散料运输特点,吸取世界工业发达国家的先进技术,考虑输送带在起动和正常运行时所需拉紧力不同,确定合理的张力模型而设计的。
主要由拉紧油缸、液压泵站、蓄能站、PLC控制开关和拉紧附件等五大部分组成。
特点:结构紧凑,安装空间小,便于使用。
关键词:皮带机液压拉紧装置
1、皮带拉紧的形式
皮带机的拉紧装置采用垂直重锤拉紧装置或张紧小车垂直重锤型和液压拉紧装置。
垂直重锤张紧装置由张紧滚筒组、滚筒支架、轨道及配重箱等组成;后者由张紧小车、轨道、张紧滚筒组、张紧塔架、钢丝绳、滑轮组及配重等组成。
配重箱体由钢板焊接制成,在现场填充混凝土（密度=2.3t/m3）,配重量是皮带张力计算结果的1.15倍（其中铸铁块占80%）,调整用的配重采用铸铁块。
1.1 垂直重锤式拉紧
垂直重锤式拉紧装置是由配重塔架支撑配重箱牵引钢丝绳带动张紧小车拉紧张紧滚筒从而实现皮带拉紧的过程（如图1所示）。
该形式的特点:(1)配重塔架所支撑配重较重,由混凝土及铸铁块组成,因此需要对此重量的支撑核算出相应的土建基础。
(2)为了适应皮带机的张紧与收p液压拉紧装置是由液压站驱动液压缸做往复动作牵引钢丝绳带动张紧小车实现的皮带机拉紧形式（如图2所示）。
液压拉紧形式的特点:(1)结构轻便,占用空间小。
(2)容易满足各种压力需求,方便皮带机维修。
(3)由于由液压及电气机构组成,故障点多,故障率高,维修维护成本较高。
(如图2)
2、液压拉紧概述
带式输送机自动液压拉紧装置是根据我国散料运输特点,吸取世界工业发达国家的先进技术,考虑输送带在起动和正常运行时所需拉紧力不同,确定合理的张力模型而设计的。
本拉紧装置的特点是:(1)改善带式输送机运行时胶带的动态受力效果,特别是胶带受到突变载荷时尤其明显;(2)起动和正常运行的不同拉紧力,可以根据带式输送机的实际需要任意调节（其调节范围由所选拉紧装置的型号规格确定）。
系统一旦调定后,即按预定的程序自动工作,使输送机处在理想的工作状态下运行,大大改善输送带的受力状况。
(3)响应快。
由于输送机起动时,输送带松边会突然松弛伸长,引起“打带”、冲击现象。
此时,拉紧装置能迅速收缩油缸,及时吸收输送带的伸长,从而大大缓和了输送带的冲击,使起动过程平稳,避免发生断带事故。
(4)具有断带时自动停止输送机的保护功能。
(5)具有故障查询功能。
(6)具有多种工作模式。
(7)具有雨天设定功能。
(8)结构紧凑,安装空间小,便于使用。
自动液压拉紧装置适用于长距离带式输送机的张紧,主要由拉紧油缸、液压泵站、蓄能站、PLC控制开关和拉紧附件等五大部分组成。
其中液压泵站、蓄能站和PLC控制开关不需要做地基,仅要求安放地点不落物料和水即可。
3、液压拉紧工作原理
3.1 工作原理
图3为液压系统原理图及油缸与拉紧小车缠绕示意图。
为满足带式输送机对拉紧力起动时大,正常运行时小的要求,液压系统可相应地提供高由溢流阀3控制油压。
为此,首先需将各溢流阀和压力继电器的整定值
从大到小依次为溢流阀9、溢流阀3、电接点压力表上、下限、压力继电器。
液压系统的工作原理如下:
当合上控制开关内空气开关QF1手把后,系统处于待命停机状态。
在手动工况下开动油泵电机,油泵经粗过滤器2从油箱吸油。
当手动换向阀5阀芯处在中阀位（图示位置）时,油泵排出的油液经精过滤器4到手动换向阀5后,返回油箱,即油泵不向系统提供压力油,这时油泵为卸荷工况。
当手动换向阀处在右阀位时,油泵排出的压力油经手动换向阀5、液控单向阀6、截止阀14（事先已打开）进入油缸8右侧的有杆腔,推动活塞向左移动,拉动张紧小车,以张紧输送带。
在此过程中,油缸左侧无杆腔的回油,则经换向阀5返回油箱。
当油缸有杆腔一侧油压力打到一定值时,油泵排出的压力油将进入蓄能器11,并缓慢升高油压,直至系统压力上升到溢流阀3的调定压力,溢流阀3开启溢流。
电控柜选择开关处于继电器位时,皮带机起动后转入正常稳定运行,这时电磁换向阀12失电,阀芯回复左阀位（如图示位置）,系统压力处于电接点压力表上、下范围内,当系统处于自动工况时,其接点上限使得油泵电机自动停止工作。
随着皮带机的继续运行,由于输送带的塑性伸长和液压系统中油液的泄漏等原因,油缸有杆腔的油压会不断下降。
当压力降到补压下限的动作回复压力时,使得油泵电机重新启动,油泵又向油缸有杆腔供油并使其压力上升。
当压力升高到补压上限的动作压力时,又将油泵电机停机。
经过一段时间后,压力下降到补压下限的动作压力时,油泵电机又启动起来,如此自动反复。
可见,皮带机稳定运行期间,液压系统的压力（即油缸有杆腔的压力）是在补压上限1和补压下限所整定的动作压力值范围内变动的。
由于补压上限、补压下限两者的压力整定值相差甚小,一般为1～2MPa左右,可以近似为恒压力,所以,稳定运行期间油缸对皮带机的拉紧力可以看成是恒张力。
电控柜选择开关处于变送器及自动位时,皮带机发出运行信号后,电磁阀12得电,系统压力上升至运行压力后,发出允许启动信号,启动完成后,皮带机发出启动完成信号后,压力降至正常运行压力值后,电磁阀12失电,此时系统压力被控制在压力继电器9设定值范围内,当系统压力达到压力继电器9上限时电机停止运行,系统压力达到压力继电器9下限时电机重新启动,这个过程反复循环,直至皮带机发出停车信号,由于补压上限、补压下限两者的压力整定值相差甚小,一般为1～2MPa左右,可以近似为恒压力,所以,稳定运行期间油缸对皮带机的拉紧力可以看成是恒张力。
当皮带机发出停车信号后,赋予停车所需压力值,电磁阀12得电,系统压力上升至停车压力,发出允许停车信号,压力降至正常运行压力值后,电磁阀12失电。
再次运行时,重复上述过程。
当换向阀阀芯处在左位时,油泵排出的压力油经换向阀进入油缸左侧,推动活塞使活塞杆向外伸出的同时,压力油又经控制油路（图中虚线）将液控单向阀打开,可使油缸右侧的回油经液控单向阀、手动换向阀回油箱。
通常是在需要将张紧放松的时候,才将油缸活塞杆向外伸出。
当需要重新张紧皮带时,可直接启动泵站后将手动换向阀手把打到右阀位,直至拉紧力上升到设定值为止。
3.2 操作模式
3.2.1 手动动作
将电控箱上转换开关SA2打到“近控”位置,然后进行下面的手动操作:SA1选择旋钮打到“手动”位置时,按下SB1“启动”按钮,油泵运转;按下SB2“停止”按钮,油泵停止运转。
3.2.2 自动动作
将电控箱上转换开关SA1打到“自动”位置,SA2处于“远控“位置,SA3处于”变送器“位置,此时,系统进入自动拉紧状态,执行过程如下:
当系统压力低于人机界面设定的启动张力值时,液压泵启动运行;直到系统压力到达人机界面设定的启动张力值上限才停止泵站电机的运行;系统压力到达设定的启动张力值,拉紧装置电控箱84、85接点接通,发送“允许皮带机启动”信号;如果系统压力大于压力继电器YJ3设定值,接点46、47保持接通状态,发送“压力正常”信号;当返回“皮带机启动完成”信号,拉紧装置电磁阀得电,直到系统的张力数值小于设定的运行张力值;系统此后一直处于运行状态的自动保压过程,直到给出其他的运行指令或者按下操作面板上的停止按钮。
如果给出“皮带机停机准备”信号,液压拉紧装置将液压系统的拉力调节到设定的停机前张力数值,然后发送“允许皮带机停机”指令;延时一定时间后,系统自动进入到停机后自动保压阶段。
液压拉紧系统一直执行上述三项内容,除非按下SB2“停止”（或者远控停止）按钮。
当按下该按钮,系统退出运行转入待命停机状态。
3.2.3 继电器自动控制模式
将SA1旋转到“自动”位置,SA2旋转到“远控”位置,SA3旋转到“变送器”方式;将电接点压力表的上下限调节到合适的位置。
当系统压力低于压力表的低限,泵站电机启动运行;当系统压力高于压力表的高限,泵站电机停止运行。
3.2.4 系统压力点的调节
(1)溢流阀3的调定。
溢流阀3的调定压力值,为系统的最大压力值。
调定的方法是:关闭截止阀,开动油泵电机,将手动换向阀手把打到右阀位后,慢慢拧紧溢流阀3的手把,观察压力表压力,直到指示到设定值,然后拧紧其锁紧螺母。
(2)压力继电器YJ1的调定。
YJ1的调定压力值,应满足皮带机运行最低压力值。
先将YJ1手把拧紧,使系统压力进一步降至YJ1的动作压力值,测量接点,同时慢慢逆时针方向拧动YJ1手把,当接点由断开转入闭合状态时。
(如图4)
4、结语
相比常规的重锤式拉紧,液压拉紧装置具有结构紧凑、方便,能为适应皮带机压力需求调定相应压力,由PLC控制操作便捷等优点。
但是响应时间有一定的延迟性,并且故障点多,需要对各种控制及执行部件做出备件库存,维修成本较高。
参考文献
[1]周凯,芮智广.液压纠偏在除铁器上的应用[J].华电技术,2008,08:43-44.。
