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皮带输送机自动张紧装置的现状及控制

文章来源: 发布时间:2017-12-20 11:01:06 浏览次数:

目前皮带输送机已成为食品、建材、化工和港口等诸多领域物流运输系统的主要输送设备。随着国民经济的快速发展,长距离、高带速、大运量皮带输送机已成为发展方向,特别是长距离整芯带皮带输送机的不断应用。由于输送带伸长量急剧增加,就需要动态性能好、适应长距离皮带输送机发展需要的自动张紧装置。

  1、张紧装置功能

  张紧装置是皮带输送机不可缺少的重要组成部分,它的性能好坏直接影响输送机整体的性能,张紧装置的功能主要有以下几点:

  (1)保证皮带输送机驱动滚筒分离点的足够张力和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,保证皮带输送机正常运行;

  (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;

  (4)为输送带重新接头做必要的行程准备。每部皮带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,张紧装置为皮带输送机准备了负荷以外的输送带,这样接头故障就可以通过放松张紧装置重新接头来解决。

  2、国内外现状

  国内常见的皮带输送机张紧装置有重锤张紧和固定绞车张紧,近几年又出现了液压油缸式张紧装置。

  (1)重锤式张紧装置结构最简单,应用最广泛,由于重锤的作用,它能保证张紧力在各种工况下保持不变,其力学特点是张紧力不变,张紧位移可变。

  (2)固定式张紧装置是指张紧滚筒在输送机启动前或停机后可改变张紧力。其中螺旋张紧装置常用于短距离输送机中;电动绞车和手动绞车固定式张紧装置适用于水平运输和小倾角运输的大型输送机。但当输送带产生塑性变形后,引起输送带张力变小,悬垂度增大,就必须重新调整张紧位移。

  (3)油缸式张紧装置可根据输送机的不同工况及输送带张力的不同要求调节输送机启动时和稳定运行时的张紧力,皮带输送机启动时,输送带的松边突然松弛伸长,此时张紧油缸在蓄能站的作用下立即收缩活塞杆,补偿输送带的伸长量,使输送机启动平稳,有效地保护了输送带。

  (4)液压绞车式张紧装置可根据皮带输送机不同布置线路的需要自动调整输送带张力,使输送机更经济、安全地运行。对大运量、长距离皮带输送机,液压绞车张紧装置可根据输送机张力的变化实现自动控制,能够在输送机起、制动时迅速产生足够的拉力。

  从目前国内较流行的自动张紧装置的结构特点来看,是将油缸式和液压绞车式结合起来:即通过液压绞车实现皮带输送机长距离的快速调整和预拉紧,再通过张力调节油缸实现短距离的行程调整,一般将系统张力调为3个阶段:启动张力、运行张力和卷带张力(顺槽输送机用)。

  3、动态张紧装置的控制策略

  国内YZLA系列或DYL系列的产品设计都只是在静态特性基础上实现各阶段独立的控制。即把整个张紧过程分成起动和运行两个阶段,在每个阶段设置固定张力的限定范围,只有当输送带产生的张力超出限定范围时,张紧系统才进行调整,而不能对输送带张力的变化及时调整,因此产生调节的不合理性。有时张力余量过度,有时张力余量不足。

  本文提出的方案——基于电机电流输入控制的力反馈动态张紧装置。由于驱动电机电流与负载之间存在一一对应的比例关系,利用识别电流变化来直接识别输送带上载荷量的变化,以电机电流为闭环回路的控制信号,通过电流与负载对应关系计算出理论张紧力的值,与力传感器所测的实际张紧力的值比较后,经过PID调节张紧力,适应输送机各阶段张力的需要。它的特点

是将变频技术作为调速离合机构,一方面克服了液黏调速方案滞后补偿等问题;另一方面要实现动态控制,液压系统将一直处于工作状态,这对输送设备泄漏和维护都带来麻烦。其系统结构如图1所示。

 

图1  皮带输送机动态张紧装置系统结构

  目前的皮带输送机张紧装置都是基于静态设计观念而设计的,无法从根本上解决因张紧力变化而产生的不协调问题。动态张紧具有响应速度快、张紧效果好等特点,随着输送机运距、运量的不断增加以及动态分析技术不断成熟,实时控制的动态张紧将成为一种发展方向,并将产生巨大的经济效益。


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