喬哲偉

（南京北路自動(dòng)化系統(tǒng)有限責(zé)任公司，江蘇 南京211199）

皮帶輸送機(jī)借助輸送帶為物料載體，進(jìn)行物料傳遞的機(jī)構(gòu)。通常采用閉合環(huán)形皮帶，可以充當(dāng)牽引體的角色，一般皮帶可以僅僅繞前后兩個(gè)主動(dòng)輪以及從動(dòng)輪，這樣皮帶在于主從動(dòng)輪的摩擦下實(shí)現(xiàn)皮帶的運(yùn)動(dòng)。與此同時(shí)，在摩擦力的作用下，貨物隨著皮帶一起運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)運(yùn)送貨物目的。可是，在運(yùn)輸?shù)倪^程中，依然存在貨物打滑的現(xiàn)象，這樣將對(duì)皮帶與滾筒表膠面構(gòu)成威脅，久而久之將可能引發(fā)火災(zāi)，從而引發(fā)安全事故。由此可以見，皮帶輸送機(jī)皮帶打滑智能檢測(cè)顯得尤為重要[1]。

1 皮帶輸送機(jī)

皮帶輸送機(jī)主要是由：張緊裝置筒、支撐托輥、驅(qū)動(dòng)滾、封閉環(huán)形輸送皮帶、改向滾筒、漏斗、卸載裝置及驅(qū)動(dòng)裝置等單元構(gòu)成[2]。圖1表所相應(yīng)的簡圖。

圖1 帶式輸送機(jī)結(jié)構(gòu)圖

假如皮帶機(jī)正常傳輸貨物時(shí)，通常情況下皮帶不僅可以當(dāng)做承載件，而且充當(dāng)牽引件。于皮帶在輸送機(jī)中是一個(gè)非常重要的部件，其不僅成本貴，而且易磨損，因此必須對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化處理。

2 皮帶輸送機(jī)皮帶打滑機(jī)理分析

2.1 皮帶打滑受力分析

圖2 表示皮帶輸送機(jī)的送禮情況，以及皮帶輸送機(jī)皮帶緊套在帶輪上存在初拉力Fo，其可以在接觸面產(chǎn)生正向的壓力。假如皮帶輸送機(jī)處于不工作狀態(tài)時(shí)，皮帶上下端受力相等，取值為初拉力Fo。當(dāng)輸送機(jī)處于工作狀態(tài)時(shí)，其受力如下所示：

式中：F1表示相應(yīng)的輸送機(jī)皮帶的工作受力；F表示相應(yīng)的傳動(dòng)力；a表示相應(yīng)的皮帶摩擦系數(shù)為滾筒與輸送皮帶的圓周角[3]。

假如皮帶機(jī)處于傳輸狀態(tài)，這時(shí)其動(dòng)力來源于皮帶與滾輪的摩擦力，進(jìn)而使得原有的拉力平衡失調(diào)。通常主動(dòng)輪一側(cè)形成局部拉緊的狀態(tài)，其拉力從Fo變?yōu)镕1。與此同時(shí)，從動(dòng)輪一側(cè)處于局部放松的狀態(tài)，其拉力將會(huì)從Fo變?yōu)镕2。

圖2 帶式輸送機(jī)輸送受力圖

當(dāng)皮帶輸送機(jī)處于正常的工作狀態(tài)時(shí)，通常把皮帶總長度設(shè)置為不變，這時(shí)對(duì)應(yīng)的緊邊拉力可以用F1-Fo表示，從差生的機(jī)理來看，緊邊與松邊拉力（Fo-F2）相同，即可以表示為Fo=F1+F2/2。由此可以推到出皮帶傳動(dòng)的有效力為：F=F1-F2。

2.2 打滑原因

皮帶內(nèi)力分析可以發(fā)現(xiàn)，打滑存在如下幾種情況：

1）當(dāng)滾動(dòng)速度比較快時(shí)，往往伴隨著皮帶打滑的現(xiàn)象。

2）當(dāng)皮帶傳輸?shù)呢浳镏亓肯鄬?duì)較大，那么因超過承載能力，而出現(xiàn)打滑。

3）當(dāng)輸送機(jī)上下托輥出現(xiàn)磨損時(shí)，受力面積不均勻而出現(xiàn)打滑的現(xiàn)象。

4）由于輸送機(jī)皮帶使用時(shí)間比較長，其磨損比較多，形成光面的現(xiàn)象，從而導(dǎo)致出現(xiàn)打滑的現(xiàn)象[4]

3 皮帶輸送機(jī)打滑的智能檢測(cè)系統(tǒng)

當(dāng)前，在皮帶輸送機(jī)打滑檢測(cè)方面方式比較多，檢測(cè)參數(shù)為：磁場(chǎng)信號(hào)、脈沖信號(hào)、速度差等。以現(xiàn)存的皮帶輸送機(jī)智能檢測(cè)方法來探究皮帶輸送機(jī)打滑的方式，通常使用的方式為一體式開關(guān)，此開關(guān)內(nèi)部設(shè)置有微處理器，可以設(shè)置恒定的皮帶輸送機(jī)達(dá)到帶速的目的。比較輸送機(jī)的實(shí)時(shí)速度，當(dāng)在預(yù)定的范圍內(nèi)出現(xiàn)不對(duì)等，那么系統(tǒng)就會(huì)發(fā)出皮帶打滑的報(bào)警信號(hào)[5]。

3.1 皮帶打滑的智能檢測(cè)系統(tǒng)

皮帶打滑是皮帶輸送機(jī)經(jīng)常出現(xiàn)的問題，為此引入智能化的檢測(cè)手段，從而設(shè)計(jì)相應(yīng)的智能檢測(cè)設(shè)備，通過對(duì)檢測(cè)的分析可以有效的判斷故障產(chǎn)生的原因。同時(shí)設(shè)置的傳感器可以捕獲得到如下幾個(gè)方面的參數(shù)，諸如皮帶、滾筒與電機(jī)的速度，同時(shí)可以得到溫度、位置以及電流的數(shù)據(jù)，接著系統(tǒng)可以將其轉(zhuǎn)化成為數(shù)字信號(hào)，將該信息傳輸給PLC控制單元，經(jīng)過與設(shè)定數(shù)據(jù)的比較可以判斷皮帶是否處于正常的工作狀態(tài)，假如數(shù)據(jù)不符合，那么將開始報(bào)警，緊接著傳動(dòng)裝置將開始進(jìn)行調(diào)整。假如問題得不到解決，那么這時(shí)輸送機(jī)就會(huì)自動(dòng)的停止工作，與此同時(shí)發(fā)出相應(yīng)的指令，進(jìn)而及時(shí)對(duì)其維護(hù)，圖3表示智能檢測(cè)系統(tǒng)[6]。

圖3 智能檢測(cè)系統(tǒng)圖

3.2 PLC程序設(shè)計(jì)

在設(shè)計(jì)PLC控制系統(tǒng)時(shí)，需要重點(diǎn)考慮驅(qū)動(dòng)電機(jī)動(dòng)作與停止。假如皮帶處于打滑的狀態(tài)，那么PLC可以自發(fā)的促使電機(jī)停止動(dòng)作，從而能夠有效地防止發(fā)生事故。其中對(duì)于典型的皮帶打滑現(xiàn)象而言，通常由于皮帶由于材料潮濕或者超載等原因出現(xiàn)打滑，而此時(shí)驅(qū)動(dòng)電機(jī)處于高速運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，因此使得皮帶速度與電機(jī)轉(zhuǎn)速不匹配[7]。與此同時(shí)，設(shè)備金屬板不發(fā)生任何的反應(yīng)，從而不會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的開關(guān)信號(hào)。這時(shí)相應(yīng)的PLC延時(shí)定時(shí)器開始工作，經(jīng)過7 s后可以產(chǎn)生故障信號(hào)，進(jìn)而能夠促使皮帶停止動(dòng)作，因此可以獲得報(bào)警信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)皮帶打滑檢測(cè)的報(bào)警[8]。

4 結(jié)語

皮帶輸送機(jī)的動(dòng)力來源是皮帶滾輪之間的摩擦力，其廣泛的應(yīng)用于各行各業(yè)，并且得到了市場(chǎng)的青睞?？墒瞧л斔蜋C(jī)正常工作的過程中，其受力比較差，使得皮帶存在打滑的現(xiàn)象，假如長時(shí)間不對(duì)其進(jìn)行糾正，那么將會(huì)嚴(yán)重影響工作效率，同時(shí)會(huì)降低設(shè)備的使用壽命。為此筆者設(shè)計(jì)了智能檢測(cè)皮帶打滑的系統(tǒng)，這樣可以有效的降低打滑的現(xiàn)象，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測(cè)皮帶輸送機(jī)打滑的現(xiàn)象，這樣不僅可以有效地降低設(shè)備的損壞率，而且能夠降低安全事故率。