皮带机张紧装置的种类及特点分析

皮带机张紧装置的种类及特点分析
作者：沈少南
来源：《现代食品》 2017年第5期
皮带机由于结构简单，工作性能平稳可靠，且可以进行长距离、大倾角连续输送，整机运
行费用低，还可以在皮带机的任意位置加料和卸料，具有输送量大、生产效率高、能耗小的特点，目前已被煤炭、粮食、冶金、化工、港口、建材和电厂等行业广泛使用。

在皮带机的基本
结构中，主要部件是输送带，它是由橡胶加有机织物线组合而成的挠性产品，由于皮带机张紧
力的作用，在皮带机运行一段时间后，会使输送带变长、变形，所以需要张紧装置来克服由于
输送带变长而带来的缺陷。

由此看来，张紧装置是皮带机的重要组成部分，张紧装置的性能直
接影响到皮带机整机的工作性能，也关系到皮带机的安全运行和使用寿命。

1 张紧装置的作用
皮带机在启动、运行、制动等工作过程中，由于拉力的作用，致使输送带产生塑形变形，
使输送带变长，致使输送带和驱动滚筒之间的摩擦力减小而无法工作。

张紧装置就是来保证输
送带具有一定张紧力，使输送带不发生打滑现象的重要组件。

总体看来，张紧装置有如下的作用：①使皮带机驱动滚筒在奔离点处有足够的张力，从而保证驱动装置依靠摩擦力传动所必需
的摩擦牵引力，以带动皮带机的正常运转。

②保证皮带机承载段最小张力点处的必需张力，以
限制输送带在托辊之间的下垂度，保证皮带机的正常运行，不致因输送带的松弛而导致打滑、
跑偏等。

③补偿输送带的塑形变形与过度工况时的输送带的伸长变化。

由于负载变化会引起输
送带发生长度变化，输送带的伸长，张紧力是变化的，必须经过适时调节张紧装置，才能保证
皮带机的正常运行。

④为输送带重新接头做必要的行程准备。

每台皮带机的输送带都会有若干
个接头，少则一两个，多则4 个以上。

由于长期使用，输送带接头会出现开裂等问题，此时必
须重做接头，张紧装置为皮带机已准备了额外的输送带，这样接头故障就可以通过放松张紧装置，重做接头来解决。

2 皮带机张紧装置的种类、工作原理和特点
从皮带机的发展史来看，皮带机张紧装置的发展是按照从简单到复杂，从人工调整到自动
调整的模式发展的。

目前，张紧装置有如下 6 种方式：①螺旋式张紧装置。

②重锤式张紧装置，也称为垂直式张紧装置。

③重锤车式张紧装置。

④钢丝绳绞车式张紧装置。

⑤电动控制式自动
张紧装置。

⑥液压式自动张紧装置。

2.1 螺旋式张紧装置
2.1.1 结构特点
螺旋式紧装置的结构如图1 所示，它的螺旋张紧滚筒的轴承座安装在一个活动滑架上，滑
架上固定有与螺杆和螺纹幅联接的螺母，还包括一个固定支架，螺杆两端与固定支架转动联接，固定支架上设有与螺杆平行的导轨，滑架上有与导轨配合的滑道槽。

该装置通过固定支架安装
在输送机上，安装方便，易满足产品系列化要求，固定支架上的导轨对滑架起到支撑作用，可
以提高其强度，螺杆两端支撑在固定支架上，也不会变形。

2.1.2 工作原理
螺旋式张紧装置属于手动张紧装置，利用人力旋转螺杆，使带有螺母的滑架及安装在上面
的张紧滚筒沿输送机方向纵向移动，以调节输送带张力，这种装置结构比较简单，但又有很多
缺点：①不能自动调整输送带的张力，因输送带具有弹性，使用一段时间后会变松，就需要定期检查，不断调整。

②张紧力的大小比较难掌握，不易测量并恒定。

2.1.3 安装位置
螺旋式张紧装置一般安装在皮带机的机尾，将尾部改向滚筒作为张紧滚筒来使用。

螺旋张紧装置在皮带机机尾左右两侧各安装1 套，2 套配合使用。

2.1.4 应用范围
螺旋式张紧装置用于结构简单，输送距离小、驱动功率较小的输送机上，一般用于输送距离小于100 m的皮带机上。

2.2 重锤式张紧装置
2.2.1 结构特点
重锤式张紧装置，又称为垂直式张紧装置，结构如图2 所示。

它是在张紧滚筒的下方设置一个重锤，重锤在其导轨上行走，通过重锤的重力，来调整张紧滚筒，其行走轨迹上下垂直，使得输送带得以调整张紧度。

2.2.2 工作原理
重锤式张紧装置属于自动张紧装置，它利用重锤的重力带动张紧滚筒，在张紧滚筒的导轨上沿输送机的垂直方向纵向移动，以调节输送带张力。

该装置通过重锤的位移迅速吸收输送带的弹性伸长，动态反应快、结构简单，且重锤的张紧力基本恒定，仅在皮带机启动和制动时产生很小的惯性力，因此工作可靠，应用非常广泛，这种张紧方式的特点是在各种工况下均有恒定的张紧力，可以自动补偿由于温度变化、机械磨损等因素引起的输送胶带长度变化，其缺点是占用空间较大，工作中张紧力波动较大，不能及时自动调节，且维修时耗费工时较多。

2.2.3 安装位置
重锤式张紧装置一般安装在皮带机的返程段，距离机头不超过20 m 的位置。

2.2.4 应用范围
重锤式张紧装置应用比较广泛，一般用于输送距离大于100 m 的皮带机上。

2.3 重锤车式张紧装置
2.3.1 结构特点
重锤车式张紧装置结构如图3 所示，它的结构是机尾的改向滚筒安装在一个可以水平移动的移动小车上，移动小车在其固定导轨上沿皮带机的方向纵向移动，移动小车通过钢丝绳和重锤连接，依靠重锤的重力来调节输送带的张紧程度[1]。

2.3.2 工作原理
重锤车式张紧装置的移动小车通过钢丝绳和垂直悬垂的重锤连接，由于重锤的重量是不变的，因此输送带的张紧力恒定，同时依靠重锤的自动张紧，能够自动补偿输送带的伸长。

但由
于重锤车式张紧装置的结构形式，需要的空间较大，且占地面积较大，往往受到空间限制而无
法使用。

2.3.3 安装位置
重锤车式张紧装置一般安装在皮带机的机尾，将机尾的改向滚筒作为张紧滚筒使用。

2.3.4 应用范围
重锤车式张紧装置的应用比较广泛，一般用于有足够的空间、固定式的长距离、大吨位的
皮带机上。

2.4 钢丝绳绞车式张紧装置
2.4.1 结构特点
钢丝绳绞车式张紧装置，又称为固定绞车张紧装置，其结构如图4 所示，它由驱动装置
（电动机、减速机、钢丝绳卷筒、钢丝绳）和行走装置（移动小车、定滑轮、张紧滚筒）组成。

减速机一般为蜗轮蜗杆减速机，双向输出，分别带动2 个钢丝绳卷筒，通过钢丝绳的收放，来
拖动移动小车，张紧滚筒安装在移动小车上，从而完成对输送带的张紧[1]。

2.4.2 工作原理
钢丝绳绞车式张紧装置，结构特点是通过收放钢丝绳来完成对输送带的张紧，由于2 个钢
丝绳卷筒由一台减速机输出扭矩，因此可以保证2 台钢丝绳卷筒同步运行。

该装置特点是张紧
行程大、张紧力大、整机体积小，缺点是对皮带机在运转过程中输送带所产生的弹性变形和塑
性伸长无法适时补偿，从而导致张紧力下降，可能引起输送带打滑，需要人工辅助调整才能实现。

2.4.3 安装位置
钢丝绳绞车式张紧装置一般安装在皮带机的机尾，将机尾的改向滚筒作为张紧滚筒使用。

2.4.4 应用范围
由于钢丝绳绞车式张紧装置的结构特点，因此该装置广泛应用在长距离、大运量的皮带机上，特别适用于具有储存输送带功能的皮带机及矿井下的皮带机上。

2.5 电动控制式自动张紧装置
2.5.1 结构特点
电动自控式张紧装置的结构如图5 所示，它是根据带式输送机不同布置方式的需要，自动
适度调整输送带张力，不仅可以根据驱动滚筒的牵引力来自动调整张紧力，而且还能补偿输送
带的伸长。

使皮带机的运行更可靠、安全。

对大运量、长距离带式输送机，自动张紧装置能保
证其有效、可靠地工作，避免输送胶带出现松弛、飘带、跑偏、振动等现象[2]。

2.5.2 工作原理
电动机6 启动后，经过联轴节，带动蜗轮蜗杆减速机7，再经过链传动8 带动滚筒10，两只滚筒靠1 ∶ 1的开式齿轮9 传动，旋转方向相反，这样通过钢丝绳11就可以带动移动小车12，使之对输送带进行张紧或放松。

控制杆2的一端通过钢丝绳让过两个定滑轮组后，与后面的动滑轮相连。

另一端连有两根
弹簧4，通过调节弹簧可以得到所需要满足的拉力。

在钢丝绳和弹簧拉力共同作用下，控制杆
处于平衡状态，位于中间位置。

当输送带的张紧力小于调节好的数值时，弹簧对控制杆的作用
力大于钢丝绳对控制杆的作用力，原被拉伸的弹簧缩回，带动控制杆偏斜。

安装在控制杆上永
磁铁2，通过安装在控制箱里1 里的张紧继电器，启动电动机，使输送带重新张紧，钢丝绳恢
复对控制杆的作用，弹簧又被拉长，输送带的张紧力也恢复到调节好的数值，控制杆回到中间
位置。

这时永磁铁离开张紧继电器，使继电器断开，电动机停止转动，张紧过程结束。

反之亦然。

2.5.3 安装位置
电动自控式张紧装置一般安装在皮带机的机尾，将机尾的改向滚筒作为张紧滚筒使用。

2.5.4 应用范围
由于电动自控式张紧装置的结构特点，因此该装置广泛应用在固定式、长距离、大运量的
皮带机上。

2.6 液压式自动张紧装置
2.6.1 结构特点
液压式自动张紧装置是自控式张紧装置的一种，它利用液压缸和机械绞车相结合的方式工
作[3]，目的就是根据驱动滚筒的牵引力来自动调节张紧力，而且还能够补偿输送带的伸长以及在皮带机输送带调整时方便操作。

液压式自动张紧装置的结构如图6 所示。

液压式自动张紧装置具有以下特点：①在调整运行过程中可以进行无级调速，调速范围大。

②在同样功率下，体积小、质量轻、惯性小、结构紧凑、能够传递较大的力矩和扭矩。

③工作
平稳、反应快、冲击小、可高速启动、制动和换向、操作方便、省力、易实现自动化。

④易于
实现过载保护，可自行润滑，因此使用寿命较长。

⑤可简单地实现直线运动和回转运动，有很
大的灵活性。

⑥元器件实现系列化、标准化、通用化，容易设计、制造和推广使用。

⑦因功率
损失等原因所产生的热量可以由流动的液压油带走，因此避免了局部升温现象。

⑧由于液压元
器件较多，而国产的元器件质量有不过关，因此大部分的液压元件需要从国外购置。

2.6.2 工作原理
启动慢速调车绞车，电动机带动滚筒驱动钢丝绳，使移动小车和固定在其上的张紧滚筒移动，进而使输送带张紧。

初始张紧力的大小可由调车绞车的额定输出牵引力决定，一般是满足
带式输送机的正常工作要求，即在满载时输送带不发生打滑。

同时还要使用液压缸进一步张紧，以满足带式输送机在重载下的启动要求，即带式输送机在启动时应满足最大张力要求。

为保证
带式输送机可靠工作，应始终保持这一张力。

方法之一就是使用蓄能器保持液压缸的张紧力。

带式输送机在不同工况下的自动张紧，即张力的随动调节，可以通过其他液压控制阀和电气元
件的组合来实现，以达到运行的最小耗能要求。

2.6.3 安装位置
液压式自动张紧装置一般安装在皮带机的机尾，将机尾的改向滚筒作为张紧滚筒使用。

2.6.4 应用范围
这种张紧装置已在大运量、长距离、高带速的带式输送机上得到了充分应用。

由于皮带机
启停及正常运行状况下对拉力的需求不同，选用自控液压张紧装置，可以对输送胶带的张紧力
按照合理的设定范围自动进行调节，符合现代先进输送工艺的要求。

3 皮带机张紧装置的发展趋势
针对皮带机张紧装置的实际状况，目前常用的几种张紧装置，除电动控制式自动张紧装置
和液压式自动张紧装置外，其动态调节能力都很难达到最佳的张紧效果。

其主要原因是张紧装
置的设计都是在静态特性的基础上，通过对启动、制动、运行等各阶段不同张力要求进行设计，未能充分考虑负载动态变化对输送带张力的影响，因此产生对输送带调节的不合理性。

在输送
带张力过大，输送带的应力疲劳随之加大，易出现输送带被拉断的故障；当输送带张力不足时，会导致输送带打滑，甚至被磨损断裂、引起火灾，而且还易出现输送带横向振动过大、功率消
耗过大等问题。

基于上述问题，皮带机张紧装置的发展，应根据输送带载荷的动态变化为主要研究方向，
通过其动态数值来调节张紧力，使输送带处于张紧和松弛的交替状态，因而实现输送带的最佳
动态张紧效果，满足输送带不打滑、不松弛、不超载，而又保持正常运行所需的最小张紧力的
要求。

电动控制式自动张紧装置和液压式自动张紧装置，由于其结构复杂，涉及专业较多，目前
在国内应用还没有普及。

但这是皮带机张紧装置的发展方向，也是皮带机行业追求的目标。

4 结语
皮带机的张紧装置是皮带机的重要组成部分，它是保障皮带机正常运行的可靠的安全保障
设施之一。

随着张紧装置设计的深度化、专业化和自动化，皮带机的使用将更加可靠、更加安全、能耗更低、更加经济合理。

张紧装置的选择，要根据皮带机的类型，现场实际情况和其他特殊要求，综合来确定。

选
择合适的张紧装置，对提高皮带机的使用性能，起到一个积极作用。