自动液压拉紧装置的研究开发.pdf

学w.xe1LuL.com
第5期(总第168期)
杌械工程与自动化
2011年10月
MECHANICAL ENGINEERING & AUTOMATION
文章编号:1672-6413(2011)10-0090-03
自动液压拉紧装置的研究开发
程俊萍
(西山煤电集团公司机电厂,山西太原030053)
摘要:在分析国内外带式输送机机尾自移装置与液压自动张紧装置的同步性的基础上,针对目前综采工作面
快速推移的要求,开发了一种可在输送机不停机的条件下实现输送机机尾移动和输送带伸缩的新型液压自动
张紧装置,并介绍了其工作原理和结构特点。
关键词:自移机尾;动态响应;蓄能器;拉紧装置
中图分类号:TH222文献标识码:A
0引言
胶带在托輥间的垂度变化而产生的变形称之为几何位
伸缩带式输送机是目前煤矿井下顺槽运输的主要移,则胶带在运行中某点在某一时刻的总位移为上述
设备,其机尾与转载机机头搭接,当采煤机完成一个三者之和,而胶带的总拉力为此点此刻动拉力和静拉
截深时,需前移机尾。随着高产高效工作面的不断出力之和。
现,要求顺槽可伸缩带式输送机机尾能随着工作面的
输送带上某一点的拉力等于沿某一运动方向前一
快速推进实现快速自移。
点的拉力与这两点之间的运行阻力之和。在皮带机设
国内现有带式输送机自移机尾装置及自动张紧装计中,其拉力是利用逐点计算法计算的,通常从最小
置不能够实现不停机快速移动,其主要原因是由于与拉力点开始。输送带最小拉力同时要满足两个条件
自移机尾装置配套的自动拉紧装置不能实现在机尾自①满足皮带在滚筒上不打滑;②满足输送带在两组托
移时同步张紧胶带。
辊间的下垂度。带式输送机所需的拉紧力,在启动
马蹄尔机构是颀槽转载机与带式输送机的中间衔稳定运行和制动过程中是不同的。因此,计算拉紧力
接装置。它适用于高产高效工作面,可满足快速推进时,应按各种工况下输送带在驱动滚筒上都不打滑的
的需要,同时具有胶带跑偏调整、转载机推移方向校条件计算。理想的拉紧裝置应能根据输送机的不同运
正和自行前移等功能,能保证快速运送煤炭的通畅和行状态自动调整拉紧力,这样,既可满足输送带在垂
衔接。目前应用于可伸缩带式输送机的拉紧装置主要度和摩擦羍引力方面的要求,又可保证输送带不承受
有APW拉紧装置、HPW拉紧装置、固定绞车拉紧装过大的拉力
置、油缸+慢速绞车式拉紧装置、油缸+液压绞车式
考虑到胶带运行中的速度和载荷的不均匀性,为
拉紧装置,而真正能与马蹄尔机构机尾连续自移相配保证在最恶劣的条件下胶带在驱动滚筒上不打滑,同
合并运行平稳的只有APW拉紧装置,其余的几种拉时又要保证输送带不承受过大的拉紧力,因此拉紧装
紧装置虽在国产可伸缩带式输送机上普遍使用,但仅置的工作拉力为最小拉力的1.2倍~1.3倍,最大起
能满足胶带机尾自移的功能,而不能实现机尾自移时车拉力为运行拉力的1.3倍~1.5倍。
不停车的要求。
通过以上分析,可以得知自移机尾的移动过程实
胶带输送机在连续运行时的受力情况
际上是胶带机的非稳定工作过程。在移动过程中,机
首先分析胶带输送机在连续运行时的拉力情况。尾自移的加速度和位移使胶带的动拉力和静拉力在瞬
胶带机的胶带主要承受稳定运行状态下的静拉力S,间均发生了较大的变化,胶帯的拉紧力急剧下降,此
和在非稳定运行状态(启动和制动)下的动拉力时,其拉紧装置应及时产生一个拉紧力使储带小车立
a。静拉力所产生的位移称之为静位移,动拉力导刻响应,迅速位移并恢复至胶带正常工作所需要的拉
致的变形称之为动位移,在输送货物重力的作用下由力,否则,将会导致胶带打滑,严重时将会发生事
收稿日期:2011-04-13;修回日期:2011-05-13
作者简介:程俊萍(1972-),女,山西太原人,工程师,大专。
2011年第5期
程俊萍:自动液压拉紧装置的研究开发
故。
的基础上开发周期短;缺点是由于从电机得电到系统
2与自移机尾配套的自动拉紧装置方案设想
建压有一个时间延迟,当机尾快速自移时,其响应速
根据自移机尾胶带运输机的拉紧力分析,借鉴国度满足不了需求,这就要求泵站一直运行,能量损失
内外拉紧装置的结构、原理,结合国内现有生产技术大,系统发热大,液压系统需要增加换热装置,且泵
水平,设想了如下3种方案:①行星轮绞车拉紧装的寿命短。
置;②变频控制绞车式拉紧装置;③液压绞车式拉紧
经过对上述3种方案的比较分析,根据目前的现
装置。
状,可优先开发液压绞车式拉紧装置,但需解决由于
2.1行星轮绞车拉紧装置
液压系统长期连续运行而导致的系统发热问题,对此
行星轮绞车拉紧装置的原理框图见图1。它主要有两种解决方案:①增加换热装置,提高自动程度
由带制动器的行星轮绞车、可调液压离合器、微型液②通过人工超前输入机尾移动信号并强制起动泵站建
压泵站、电机、拉力传感器和电控箱组成。
立系统压力。
拉力传感器
拉力传感器
张紧车」水平滑轮《张紧车
张紧车
水平滑轮
液压绞车
电机十液压离合器十传动装置
蓄能器
泵站‖电控箱
泵站电控箱
3液压绞车式拉紧装置原理框图
图1行星轮绞车拉紧装置原理框图
4液压绞车式拉紧装置的工作过程及特点
2.2变频控制绞车式拉紧装置
液压绞车式拉紧裝置主要配置如下:泵站及管、
变频控制绞车式拉紧装置的原理框图见图2。它阀;拉力传感器;拉力油缸、液压拉力绞车:滑轮组
由机械绞车、可调液压离合器、微型液压泵站、电及支座、钢丝绳、绳卡;含PIC的电控箱;信号控
机、抗力传感器和变频控制箱组成。
制线及信号发生器;辅材等。
拉力传感器
4.1液压绞车式拉紧装置的工作流程
张紧车
水平滑轮《
当皮带机主控发出起车指令后,首先起动液压绞
张紧绞车
车预拉紧,绞车预拉紧完成后,液压油缸开始动作,
并与液压绞车同步拉紧,当拉紧力达到正常运行拉紧
电机?液压离合器十传动装置
力的1.3倍~1.5倍时,拉紧装置给皮带机主控回复
指令,皮带机主电机开始得电,皮带机启动。当皮带
泵站变频控制箱
机完成启动过程并转入正常运行时,液压系统的拉紧
图2变频控制式拉紧装置原理框图
力降至设定的正常拉紧力,拉紧装置的液压系统泵站
2.3液压绞车式拉紧装置
延时停止运行,液压绞车制动并自锁,液压油缸通过
液压绞车式拉紧装置原理框图见图3。它由液压蓄能器保压并补充能量,活塞杆回缩,拉紧滚筒小车
绞车、辅助拉紧油缸、液压泵站、拉力传感器和电控位移,将弹性伸长的胶带储存,使胶带仍处于正常拉
箱组成。
力下运行。
3方案分析及选择
若胶带继续伸长,油缸回缩使得系统压力低于设
方案一优点是传动路线短,响应速度快;缺点是定值时,拉力传感器发出指令,泵站再次启动,拉紧
现有绞车的制动机构易失效,国产液压离合器安全调绞车开始拉紧,拉紧油缸活塞杆腔压力升高,腔体容
节性能差,防爆式小型液压泵站目前没有配套,且设积减小,杆腔内油压向蓄能器回油使之再次储能,保
计、开发周期长。
持并恢复到正常的拉紧力。
方案二结构紧凑,运行平稳,安全性能好;缺点
当马蹄尔机构需移动时,