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(yùn)輸系統(tǒng)的主要輸送設(shè)備。隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，長(zhǎng)距離、高帶速、大運(yùn)量皮帶輸送機(jī)已成為發(fā)展方向，特別是長(zhǎng)距離整芯帶皮帶輸送機(jī)的不斷應(yīng)用。由于輸送帶伸長(zhǎng)量急劇增加，就需要?jiǎng)討B(tài)性能好、適應(yīng)長(zhǎng)距離皮帶輸送機(jī)發(fā)展需要的自動(dòng)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(diǎn)：

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

　　(2)保證承載分支最小張力點(diǎn)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(yùn)行；

　　(3)補(bǔ)償塑性變形與過(guò)渡工況時(shí)輸送帶伸長(zhǎng)量的變化。由于負(fù)載變化會(huì)引起輸送帶發(fā)生長(zhǎng)度變化，蠕變現(xiàn)象也會(huì)造成輸送帶伸長(zhǎng)，張緊力有變小趨勢(shì)，需要張緊裝置來(lái)吸收由蠕變產(chǎn)生的伸長(zhǎng)，維持輸送機(jī)正常運(yùn)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(gè)接頭，可能在某一時(shí)間接頭會(huì)出現(xiàn)問(wèn)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(guò)放松張緊裝置重新接頭來(lái)解決。

　　2、國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀

　　國(guó)內(nèi)常見(jiàn)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(jiǎn)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(diǎn)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(dòng)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(dòng)絞車和手動(dòng)絞車固定式張緊裝置適用于水平運(yùn)輸和小傾角運(yùn)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(dòng)時(shí)和穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)的張緊力，皮帶輸送機(jī)啟動(dòng)時(shí)，輸送帶的松邊突然松弛伸長(zhǎng)，此時(shí)張緊油缸在蓄能站的作用下立即收縮活塞桿，補(bǔ)償輸送帶的伸長(zhǎng)量，使輸送機(jī)啟動(dòng)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(dòng)調(diào)整輸送帶張力，使輸送機(jī)更經(jīng)濟(jì)、安全地運(yùn)行。對(duì)大運(yùn)量、長(zhǎng)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(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，能夠在輸送機(jī)起、制動(dòng)時(shí)迅速產(chǎn)生足夠的拉力。

　　從目前國(guó)內(nèi)較流行的自動(dòng)張緊裝置的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)來(lái)看，是將油缸式和液壓絞車式結(jié)合起來(lái)：即通過(guò)液壓絞車實(shí)現(xiàn)皮帶輸送機(jī)長(zhǎng)距離的快速調(diào)整和預(yù)拉緊，再通過(guò)張力調(diào)節(jié)油缸實(shí)現(xiàn)短距離的行程調(diào)整，一般將系統(tǒng)張力調(diào)為3個(gè)階段：?jiǎn)?dòng)張力、運(yùn)行張力和卷帶張力(順槽輸送機(jī)用)。

　　3、動(dòng)態(tài)張緊裝置的控制策略

　　國(guó)內(nèi)YZLA系列或DYL系列的產(chǎn)品設(shè)計(jì)都只是在靜態(tài)特性基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)各階段獨(dú)立的控制。即把整個(gè)張緊過(guò)程分成起動(dòng)和運(yùn)行兩個(gè)階段，在每個(gè)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(shí)，張緊系統(tǒng)才進(jìn)行調(diào)整，而不能對(duì)輸送帶張力的變化及時(shí)調(diào)整，因此產(chǎn)生調(diào)節(jié)的不合理性。有時(shí)張力余量過(guò)度，有時(shí)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(dòng)態(tài)張緊裝置。由于驅(qū)動(dòng)電機(jī)電流與負(fù)載之間存在一一對(duì)應(yīng)的比例關(guān)系，利用識(shí)別電流變化來(lái)直接識(shí)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(hào)，通過(guò)電流與負(fù)載對(duì)應(yīng)關(guān)系計(jì)算出理論張緊力的值，與力傳感器所測(cè)的實(shí)際張緊力的值比較后，經(jīng)過(guò)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(diǎn)

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(bǔ)償?shù)葐?wèn)題；另一方面要實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)控制，液壓系統(tǒng)將一直處于工作狀態(tài)，這對(duì)輸送設(shè)備泄漏和維護(hù)都帶來(lái)麻煩。其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1  皮帶輸送機(jī)動(dòng)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(jì)觀念而設(shè)計(jì)的，無(wú)法從根本上解決因張緊力變化而產(chǎn)生的不協(xié)調(diào)問(wèn)題。動(dòng)態(tài)張緊具有響應(yīng)速度快、張緊效果好等特點(diǎn)，隨著輸送機(jī)運(yùn)距、運(yùn)量的不斷增加以及動(dòng)態(tài)分析技術(shù)不斷成熟，實(shí)時(shí)控制的動(dòng)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。