李 旭

（同煤集團(tuán)云岡礦，山西 大同 037017）

云岡礦生產(chǎn)條件極其復(fù)雜，巷道坡度起伏較大，帶式輸送機(jī)極易彈起和跑偏，皮帶磨損嚴(yán)重。因此有必要設(shè)計(jì)一種新型的滾筒調(diào)偏裝置，有效地提高帶式輸送機(jī)運(yùn)輸?shù)陌踩浴?/p>

1 工程概況

云岡礦使用SSJ-1000/160/125 帶式輸送機(jī)運(yùn)輸過程中會(huì)存在張力不均，空皮帶運(yùn)行時(shí)存在忽左忽右跑偏現(xiàn)象，拉水煤時(shí)皮帶跑偏灑煤現(xiàn)象嚴(yán)重。由于巷道起伏過大，帶式輸送機(jī)空載或輕載時(shí)飄帶，皮帶刮擦巷道頂板，容易造成帶式輸送機(jī)部件損壞，導(dǎo)致運(yùn)輸系統(tǒng)發(fā)生故障而停車，嚴(yán)重時(shí)可使皮帶撕裂，危及工作人員的人身安全。為了防止跑偏，設(shè)計(jì)了一種新型的滾筒電液跑偏調(diào)節(jié)裝置。

2 電液跑偏調(diào)節(jié)裝置的設(shè)計(jì)

2.1 裝置的結(jié)構(gòu)分析

設(shè)計(jì)的電液跑偏調(diào)節(jié)裝置結(jié)構(gòu)示意圖如圖1 所示，該裝置主要包括液壓油缸、軸座、鍥形滑塊、步進(jìn)電機(jī)等部件。

圖1 電液跑偏調(diào)節(jié)裝置結(jié)構(gòu)示意圖

軸座的設(shè)計(jì)主要是帶動(dòng)主軸進(jìn)行移動(dòng)，該設(shè)計(jì)當(dāng)中主要是帶動(dòng)主軸進(jìn)行橫向移動(dòng)，調(diào)整主軸所處的位置。在軸座的設(shè)計(jì)中選用Q235D 鋼板，厚度為33 mm，采用銑床加工，銑削深度為15 mm，形狀為楔形槽。在該處設(shè)計(jì)安裝有楔形滑塊，作用為對(duì)軸座進(jìn)行固定，從而實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確調(diào)整位置。液壓油缸采用昂宇氣動(dòng)壓力公司生產(chǎn)的CX-SD 型薄型立式液壓油缸，型號(hào)CX-SD40-40 方形油缸。確定選用57 步進(jìn)電機(jī)，使用DC24V 驅(qū)動(dòng)電壓，工作轉(zhuǎn)速90～900 rpm 范圍。

2.2 裝置的設(shè)計(jì)原理分析

（1）液壓油缸理論輸出力計(jì)算

輸出力計(jì)算公式：

式中

F-輸出力，kN；

A-液壓油缸面積，m2；

D-液壓油缸直徑，取40 mm；

p-壓強(qiáng)條件，取20 MPa；

π-常數(shù)，取3.141 5。

計(jì)算可得F=25 kN。輸出力為25 kN 可以使得軸座進(jìn)行橫向運(yùn)動(dòng)。具有15 mm 的厚度，通過轉(zhuǎn)動(dòng)來完成縱向運(yùn)動(dòng)。

（2）調(diào)偏尺寸與控制器計(jì)算

確定的油缸直徑為40 mm，油缸行程40 mm；步進(jìn)電機(jī)扭矩2.3 N·m，驅(qū)動(dòng)器脈沖25 600；鍥形滑塊配置M12 的螺母，絲杠為Φ12 mm，運(yùn)行長度5 mm。鍥形滑塊的形狀如圖2 所示，設(shè)定調(diào)整偏差的偏移量L，縱向移動(dòng)的距離H，運(yùn)行角度為60°。滾筒主軸對(duì)偏差糾正的距離為0～40 mm。

圖2 鍥形滑塊示意圖

設(shè)定輸出脈沖數(shù)為S個(gè)，可知：

因此，在上位機(jī)中，只要將得到的帶式輸送機(jī)滾筒主軸的偏移量輸入，就能夠遠(yuǎn)程對(duì)筒主軸進(jìn)行精準(zhǔn)的移動(dòng)，降低滾筒主軸移動(dòng)的移動(dòng)偏差，提高糾偏效率和運(yùn)行效率。

2.3 裝置調(diào)偏過程分析

當(dāng)電液跑偏調(diào)節(jié)裝置接收到糾偏信號(hào)后，控制器為步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器發(fā)射信號(hào)，絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)使鍥形發(fā)生復(fù)位；控制器相關(guān)信號(hào)，打開液壓泵完成電磁閥的轉(zhuǎn)向，使軸座發(fā)生橫向運(yùn)動(dòng)。步進(jìn)電機(jī)對(duì)接收的信號(hào)進(jìn)行計(jì)算后，推動(dòng)鍥形滑塊進(jìn)行縱向運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)精確定位。之后軸座復(fù)位固定在鍥型滑塊的后軸座，控制器發(fā)射信號(hào)，電磁閥處于中間的中封處，將油缸進(jìn)行固定，以實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確地移動(dòng)，完成對(duì)偏差的糾正。

3 電液跑偏調(diào)節(jié)裝置的遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)分析

對(duì)煤礦帶式皮帶運(yùn)輸機(jī)的電液跑偏調(diào)節(jié)裝置進(jìn)行遠(yuǎn)程自動(dòng)化控制操作，實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)頭和機(jī)尾處的運(yùn)輸皮帶物料運(yùn)輸部分進(jìn)行糾偏，并可根據(jù)實(shí)際情況對(duì)糾偏量進(jìn)行調(diào)整，可以有效地提高糾偏效率以及設(shè)備的工作效率。

針對(duì)該電液跑偏調(diào)節(jié)裝置設(shè)計(jì)了遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)，該遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖如圖3 所示。該系統(tǒng)主要包括上位機(jī)、主控制器、下屬控制器等部分。

圖3 電液跑偏調(diào)節(jié)裝置的遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)

下屬各控制器對(duì)各電磁閥及驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行有效控制，并通過主控制器與上位機(jī)進(jìn)行相互的通信連接。下屬各控制器對(duì)皮帶運(yùn)輸機(jī)及相關(guān)部件運(yùn)輸?shù)男畔⑦M(jìn)行采集、傳輸、整理，工作人員通過上位機(jī)在主控制器上就可以完成相應(yīng)的操作，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)滾筒主軸的移動(dòng)及控制皮帶運(yùn)行的位置。在系統(tǒng)當(dāng)中，主要是依靠安裝上皮帶上的傳感器，對(duì)皮帶跑偏進(jìn)行識(shí)別與檢測(cè)，進(jìn)一步可以掌握跑偏的位置及位移量，從而通過遠(yuǎn)程操作電液跑偏調(diào)節(jié)裝置的辦法來完成偏差的調(diào)整。

4 實(shí)踐應(yīng)用及效果分析

電液跑偏調(diào)節(jié)裝置完成設(shè)計(jì)及制造后，在SJ-1000/160/125 帶式輸送機(jī)上進(jìn)行了安裝調(diào)試，并在云岡礦8415 工作面進(jìn)行了實(shí)踐應(yīng)用。從2019 年2月至2019 年8 月期間，SJ-1000/160/125 帶式輸送機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定，電液跑偏調(diào)節(jié)裝置能對(duì)帶式輸送機(jī)滾筒主軸的跑偏情況進(jìn)行遠(yuǎn)程處理，保障帶式輸送機(jī)皮帶在正確位置運(yùn)行。在半年的時(shí)間內(nèi)，該帶式輸送機(jī)無因皮帶跑偏而發(fā)生的安全事故，有效地提高了帶式輸送機(jī)的運(yùn)輸效率。該電液跑偏調(diào)節(jié)裝置外形美觀、輕巧，結(jié)構(gòu)簡單，效率高效，能夠解決SJ-1000/160/125 帶式輸送機(jī)皮帶跑偏問題。