目前皮帶輸送機(jī)已成為食品、建材、化工和港口等諸多領(lǐng)域物流運輸系統(tǒng)的主要輸送設(shè)備。隨著國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，長距離、高帶速、大運量皮帶輸送機(jī)已成為發(fā)展方向，特別是長距離整芯帶皮帶輸送機(jī)的不斷應(yīng)用。由于輸送帶伸長量急劇增加，就需要動態(tài)性能好、適應(yīng)...

目前皮帶輸送機(jī)已成為食品、建材、化工和港口等諸多領(lǐng)域物流運輸系統(tǒng)的主要輸送設(shè)備。隨著國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，長距離、高帶速、大運量皮帶輸送機(jī)已成為發(fā)展方向，特別是長距離整芯帶皮帶輸送機(jī)的不斷應(yīng)用。由于輸送帶伸長量急劇增加，就需要動態(tài)性能好、適應(yīng)長距離皮帶輸送機(jī)發(fā)展需要的自動張緊裝置。

1、張緊裝置功能

張緊裝置是皮帶輸送機(jī)不可缺少的重要組成部分，它的性能好壞直接影響輸送機(jī)整體的性能，張緊裝置的功能主要有以下幾點：

(1)保證皮帶輸送機(jī)驅(qū)動滾筒分離點的足夠張力和驅(qū)動裝置依靠摩擦傳動所必須傳遞的摩擦牽引力，以帶動輸送機(jī)的正常運轉(zhuǎn)，防止輸送帶打滑；

(2)保證承載分支最小張力點的必須張力，限制輸送帶在托輥之間的垂度，保證皮帶輸送機(jī)正常運行；

(3)補償塑性變形與過渡工況時輸送帶伸長量的變化。由于負(fù)載變化會引起輸送帶發(fā)生長度變化，蠕變現(xiàn)象也會造成輸送帶伸長，張緊力有變小趨勢，需要張緊裝置來吸收由蠕變產(chǎn)生的伸長，維持輸送機(jī)正常運行所需的最小張緊力；

(4)為輸送帶重新接頭做必要的行程準(zhǔn)備。每部皮帶輸送機(jī)都有若干個接頭，可能在某一時間接頭會出現(xiàn)問題，必須截頭重做，張緊裝置為皮帶輸送機(jī)準(zhǔn)備了負(fù)荷以外的輸送帶，這樣接頭故障就可以通過放松張緊裝置重新接頭來解決。

2、國內(nèi)外現(xiàn)狀

國內(nèi)常見的皮帶輸送機(jī)張緊裝置有重錘張緊和固定絞車張緊，近幾年又出現(xiàn)了液壓油缸式張緊裝置。

(1)重錘式張緊裝置結(jié)構(gòu)最簡單，應(yīng)用最廣泛，由于重錘的作用，它能保證張緊力在各種工況下保持不變，其力學(xué)特點是張緊力不變，張緊位移可變。

(2)固定式張緊裝置是指張緊滾筒在輸送機(jī)啟動前或停機(jī)后可改變張緊力。其中螺旋張緊裝置常用于短距離輸送機(jī)中；電動絞車和手動絞車固定式張緊裝置適用于水平運輸和小傾角運輸?shù)拇笮洼斔蜋C(jī)。但當(dāng)輸送帶產(chǎn)生塑性變形后，引起輸送帶張力變小，懸垂度增大，就必須重新調(diào)整張緊位移。

(3)油缸式張緊裝置可根據(jù)輸送機(jī)的不同工況及輸送帶張力的不同要求調(diào)節(jié)輸送機(jī)啟動時和穩(wěn)定運行時的張緊力，皮帶輸送機(jī)啟動時，輸送帶的松邊突然松弛伸長，此時張緊油缸在蓄能站的作用下立即收縮活塞桿，補償輸送帶的伸長量，使輸送機(jī)啟動平穩(wěn)，有效地保護(hù)了輸送帶。

(4)液壓絞車式張緊裝置可根據(jù)皮帶輸送機(jī)不同布置線路的需要自動調(diào)整輸送帶張力，使輸送機(jī)更經(jīng)濟(jì)、安全地運行。對大運量、長距離皮帶輸送機(jī)，液壓絞車張緊裝置可根據(jù)輸送機(jī)張力的變化實現(xiàn)自動控制，能夠在輸送機(jī)起、制動時迅速產(chǎn)生足夠的拉力。

從目前國內(nèi)較流行的自動張緊裝置的結(jié)構(gòu)特點來看，是將油缸式和液壓絞車式結(jié)合起來：即通過液壓絞車實現(xiàn)皮帶輸送機(jī)長距離的快速調(diào)整和預(yù)拉緊，再通過張力調(diào)節(jié)油缸實現(xiàn)短距離的行程調(diào)整，一般將系統(tǒng)張力調(diào)為3個階段：啟動張力、運行張力和卷帶張力(順槽輸送機(jī)用)。

3、動態(tài)張緊裝置的控制策略

國內(nèi)YZLA系列或DYL系列的產(chǎn)品設(shè)計都只是在靜態(tài)特性基礎(chǔ)上實現(xiàn)各階段獨立的控制。即把整個張緊過程分成起動和運行兩個階段，在每個階段設(shè)置固定張力的限定范圍，只有當(dāng)輸送帶產(chǎn)生的張力超出限定范圍時，張緊系統(tǒng)才進(jìn)行調(diào)整，而不能對輸送帶張力的變化及時調(diào)整，因此產(chǎn)生調(diào)節(jié)的不合理性。有時張力余量過度，有時張力余量不足。

本文提出的方案——基于電機(jī)電流輸入控制的力反饋動態(tài)張緊裝置。由于驅(qū)動電機(jī)電流與負(fù)載之間存在一一對應(yīng)的比例關(guān)系，利用識別電流變化來直接識別輸送帶上載荷量的變化，以電機(jī)電流為閉環(huán)回路的控制信號，通過電流與負(fù)載對應(yīng)關(guān)系計算出理論張緊力的值，與力傳感器所測的實際張緊力的值比較后，經(jīng)過PID調(diào)節(jié)張緊力，適應(yīng)輸送機(jī)各階段張力的需要。它的特點

是將變頻技術(shù)作為調(diào)速離合機(jī)構(gòu)，一方面克服了液黏調(diào)速方案滯后補償?shù)葐栴}；另一方面要實現(xiàn)動態(tài)控制，液壓系統(tǒng)將一直處于工作狀態(tài)，這對輸送設(shè)備泄漏和維護(hù)都帶來麻煩。其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 皮帶輸送機(jī)動態(tài)張緊裝置系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

目前的皮帶輸送機(jī)張緊裝置都是基于靜態(tài)設(shè)計觀念而設(shè)計的，無法從根本上解決因張緊力變化而產(chǎn)生的不協(xié)調(diào)問題。動態(tài)張緊具有響應(yīng)速度快、張緊效果好等特點，隨著輸送機(jī)運距、運量的不斷增加以及動態(tài)分析技術(shù)不斷成熟，實時控制的動態(tài)張緊將成為一種發(fā)展方向，并將產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益。