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:1671—0959(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:①提供额定张力,能满足启动时较大的张力需要;②能保持张力的恒定;③张力的设定和调节要方便;④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:2007—06—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(张力在额定值的0.9—1.1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。
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。综合各方面因素,可取油缸行程为l~1.5m,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:①系统简单,使用元件少,工作平稳、可靠;②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;③可实现多种保护功能,张紧行程和张力的设定和调节方便;④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