皮带输送机输送带张紧力及张紧装置

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皮带输送机是一种在国民经济的许多领域都得到应用的连续物料输送设备。在皮带输送机的设计使用中，输送带张紧力的研究和张紧装置的选用是极其重要的。皮带输送机输送带张力是一个沿输送区段变化的参数。它受各种因素的影响，如输送机长度和局部区段的倾角正负、传动滚筒的数量和布置、驱动装置和制动装置的性能、输送带拉紧装置的类型及布置、载荷及运动状态等。

1、张紧力的计算
在皮带输送机设计过程中，通常用逐点法计算张紧力。计算式为：
S1=KS2+W (1)
S1=S2eμα (2)
式中S1——输送带最大张力；
K——改向滚筒阻力系数之积；
S2——输送带与传动滚筒分离点的张力；
W——输送机运行总阻力；
α——围包角；
μ——传动滚筒摩擦系数。
由式(1)式(2)可求解出S1和S2。从式(2)中看出围包角α与S1有着密切关系，因此传动滚筒围包角的选取对输送带最大张力影响是较大的。在设计过程中应选取最优的围包角，使输送带最大张力最小。

2、最小张紧力的限制条件
虽然对于输送带张力来说应尽可能地小，但它的最小张力也是具有限制条件的。首先最小张力就要受到启动张力的限制，因为对于皮带输送机而言，一般启动张力的确定非常重要，启动张力选小了，输送带在满载启动时就要打滑，造成启车困难。启动张力选大了，则输送带张力较大，就必须提高输送带的强度，同时也要增大传动滚筒的直径，这样就增加输送机的制造和使用成本。通常启动张力取正常运转时的1.2～1.6倍，这样既能满足输送机的启动要求，也不会过于增大输送带的最大张力。通常输送带的最小张紧力一般会受到如下限制：
(1)在传动滚筒和制动滚筒上，为了通过摩擦力传递启动、制动或稳定工况下出现的总的滚筒圆周力Fmax，需要一定的最小输送带绕入张力和绕出张力。
(2)输送带相对垂度hr的最大值与托辊间距有关，在输送机稳定工况下应限制在1％以下；在非稳定工况下可允许有较大垂度。输送速度越高，物料块度越大，垂度应该越小。因此需要限制垂度的最小输送带张力。
(3)对于皮带机而言，初张力值的确定非常重要，初张力值选小了，皮带机在满载启动时就要打滑，造成起车困难。
(4)较长皮带机因区段的倾角和负荷变化，输送带张力在输送机上的分布也不相同，因此应将皮带输送机划分区段进行计算。找出输送带张力在皮带输送机上的分布规律，以便确定皮带输送机的张紧力和最小张力点。

3、张紧装置的作用
(1)保证输送带在传动滚筒分离点具有足够的张力，满足传动滚筒的摩擦传动要求。
(2)保证输送带最小张力点的张力，满足输送带的垂度限制条件。
(3)满足输送带张力引起的弹性伸长要求的拉紧行程。
(4)补偿输送带的永久伸长。
(5)为输送带接头提供必要的行程。

4、张紧装置的几种主要型式
(1)螺旋式：螺旋拉紧装置属固定拉紧装置。拉紧滚筒的轴承座安装在活动架上，活动架可在导轨上活动。旋转螺杆时使活动架上的螺母同活动架一起前进或后退，实现拉紧或放松。螺旋拉紧装置结构简单，使用方便，但拉紧行程小，运行时无法及时调整，只适用于小型皮带机。下图是螺旋拉紧装置示意图(见图1)。

图1 螺旋拉紧装置示意图

(2)垂直重锤式：垂直重锤拉紧装置是靠重力张紧的拉紧装置，在重锤的作用下产生位移以吸收输送带的弹性伸长和永久性变形。垂直重锤拉紧装置结构简单，应用范围广泛，张紧力恒定，反应速度快，但缺乏对输送带的保护作用，启动时张力比平时增加25％，不能保证最小张力，一般用于地面。
(3)重锤车式：重锤车式拉紧装置是依靠重力的分力张紧的拉紧装置。属恒力张紧，反应速度比垂直张紧慢，适用于倾角大于10°的上运皮带机。重锤车式拉紧装置和垂直重锤拉紧装置的张紧力是按输送机的最大张力要求设计的，因此输送带始终处在高张力状态下。
(4)绞车拉紧：绞车拉紧属固定拉紧装置。简单方便，可以手动或电动，对行程没有要求，且具有储带功能，但启动时不能快速吸收胶带。固定绞车拉紧装置适合各种长度的输送机。而手动张紧结构简单，通常用蜗轮蜗杆减速，它的传动部分具有较大的传动比，一般适用于张紧力较小、中等及中等以下长度的输送机。
(5)自动张紧：自动拉紧装置是大型输送机中广泛应用的拉紧装置。它的结构和控制都比较复杂，成本较高。但能快速吸收张力，启动时张力是平时的1.25倍，且能够自动调节张紧力，对输送带具有保护作用。
(6)涡电式：响应速度快，恒力张紧，这种型式一般不被采用。
皮带输送机拉紧装置的形式很多，一般拉紧装置的选择应遵循以下规律：短距离小运量的输送机优先选用固定拉紧装置，中等长度输送机可选用固定绞车拉紧和重锤拉紧装置。长距离皮带输送机可选用重锤拉紧装置或自动拉紧装置。而对于下运皮带机，为了防止输送带松弛，应采用可自动调节张力的拉紧装置，随时补充因胶带变形而减小的张力，使张力保持在设计允许的范围内。通常采用的张紧形式有重锤式恒力张紧、液压油缸自动张紧和反馈式电动绞车张紧等。
5、布置拉紧装置需要考虑的因素
拉紧装置在皮带输送机中的布置：在皮带输送机设计中，合理的选择拉紧装置的布置位置是保证输送机正常运转、启动和制动时输送带在滚筒上不打滑的必要条件。因此布置拉紧装置一般考虑以下因素：
(1)拉紧装置在皮带输送机的最小张力处。
(2)拉紧装置尽量靠近传动滚筒。
(3)在双滚筒传动时，拉紧装置设置在后一个传动滚筒的分离点；考虑传递制动力的要求也可设置在两个传动滚筒之间。
(4)需要考虑拉紧装置张紧力的作用区域时，也可设计两个拉紧装置。
(5)采用任何形式的拉紧装置都必须布置成拉紧滚筒绕入和绕出输送带分支与滚筒位移线平行，且施加的张紧力一定要通过滚筒中心。
总之，随着科学技术的不断发展，皮带输送机的设计理论和设计方法在不断的更新，张紧力的计算方法和张紧装置的设计也日趋合理化。这就需要我们在工作中不断学习，不断提高，只有这样才能设计和生产出高质量的、适用的皮带输送机产品。