張 斌

（山西焦煤西山煤電屯蘭礦安監(jiān)處， 山西 古交 030200）

0 引言

在帶式輸送機(jī)運(yùn)行的過程中，皮帶跑偏現(xiàn)象是常常會出現(xiàn)的故障。這種現(xiàn)象會帶來許多不良的后果，比如膠帶斷裂、物料傾灑、磨損輸送帶的邊緣，甚至?xí)斐蓾L筒以及托輥等部件局部應(yīng)力地增大，從而降低設(shè)備的使用壽命，延誤企業(yè)的生產(chǎn)進(jìn)度[1]。為此，對帶式輸送機(jī)跑偏現(xiàn)象進(jìn)行有效遏制就顯得十分重要。本文通過對帶式輸送機(jī)跑偏原因進(jìn)行分析后，設(shè)計出了一種帶式輸送機(jī)的皮帶糾偏裝置，在設(shè)計工作完成后又將其應(yīng)用到了實(shí)際生產(chǎn)中來觀察其使用效果。

1 皮帶跑偏受力特征及原因分析

1.1 皮帶跑偏受力特征

隨著帶式輸送機(jī)的運(yùn)行，皮帶是緊靠著輸送機(jī)滾筒以及托輥來工作的。由此可以發(fā)現(xiàn)，這三種結(jié)構(gòu)都是相互依存、協(xié)同運(yùn)行的，保持一個較好的平行關(guān)系才能確保整體設(shè)備的正常作業(yè)[2]。如圖1-1 所示，為皮帶運(yùn)行正常的情況下，皮帶表面會有一個相等的拉力維持其始終處于設(shè)備的中央。然而在實(shí)際工況中，皮帶會由于種種原因的影響致使其出現(xiàn)跑偏的情況，不但會使得皮帶的位置出現(xiàn)偏移，而且還改變了皮帶的受力狀況，如圖1-2 所示。由此可見，當(dāng)皮帶出現(xiàn)跑偏狀況時，跑偏的一側(cè)往往拉應(yīng)力較大。

圖1 皮帶受力情況示意圖

1.2 皮帶跑偏原因分析

考慮到井下作業(yè)環(huán)境的特殊性，再加上帶式輸送機(jī)自身的結(jié)構(gòu)也比較復(fù)雜，誘發(fā)輸送帶跑偏的原因也就比較多。通過以往經(jīng)驗(yàn)以及企業(yè)信息反饋，將帶式輸送機(jī)皮帶的跑偏原因歸結(jié)出了以下幾點(diǎn)：

1）皮帶在制造時，本身的質(zhì)量就不平均，就導(dǎo)致其在運(yùn)行時受力不均而跑偏。

2）裝載物料時，皮帶的負(fù)載不均勻，導(dǎo)致皮帶跑偏。例如，在搬運(yùn)材料時，如果整體中心位于左側(cè)，皮帶將位于右側(cè)。

3）帶式輸送機(jī)滾筒中心軸與皮帶中心線不垂直，導(dǎo)致皮帶跑偏。

4）托輥結(jié)構(gòu)在轉(zhuǎn)動時如果出現(xiàn)異常，對應(yīng)的皮帶摩擦力大小也相應(yīng)改變，進(jìn)而造成了跑偏問題的出現(xiàn)。

2 皮帶跑偏檢測與糾偏整體思路及過程

2.1 整體思路

對其糾偏設(shè)備進(jìn)行總體設(shè)計時，一般可將該設(shè)備劃分為三部分，即皮帶跑偏測量設(shè)備、皮帶糾偏設(shè)備和信號處理系統(tǒng)[3]。其中，有關(guān)糾偏裝置的設(shè)計可以對皮帶跑偏問題進(jìn)行及時發(fā)現(xiàn)，而通過立輥裝置則可以即時掌握皮帶的運(yùn)動工況，并通過將所采集來的信息數(shù)據(jù)加以放大的形式轉(zhuǎn)換，然后再將其傳送到PLC控制器中進(jìn)行數(shù)據(jù)分析處理。而PLC 控制器的主要工作機(jī)理則是將所輸入的信息和系統(tǒng)的原有信息加以對比，如若發(fā)現(xiàn)異常，將這兩個數(shù)據(jù)進(jìn)行差值，得到一個特定的信號來控制輸送帶的偏差。糾偏裝置收到控制信號后，立即響應(yīng)，解決糾偏問題。以上過程是皮帶出現(xiàn)偏差時的整體糾偏思路，可以重復(fù)以上過程，直到問題完全解決為止。如圖2 所示，是所設(shè)計皮帶糾偏裝置的控制思路。

圖2 皮帶糾偏裝置的控制思路

2.2 皮帶糾偏流程的分析

如圖3 所示，這是所設(shè)計的糾偏裝置的程序流程圖。整個系統(tǒng)開啟后，系統(tǒng)內(nèi)的所有設(shè)備都應(yīng)初始化。在保證整個裝置正常運(yùn)行的情況下，啟動垂直滾動檢測裝置，對帶式輸送機(jī)的皮帶進(jìn)行實(shí)時偏差檢測。如果垂直滾動檢測裝置在運(yùn)行過程中沒有發(fā)現(xiàn)異常，系統(tǒng)將不會對此作出響應(yīng)，檢測裝置將繼續(xù)監(jiān)測皮帶。如果檢測裝置發(fā)現(xiàn)皮帶跑偏，糾偏裝置會立即發(fā)出預(yù)警，并配合PLC 控制器進(jìn)行控制，以便及時處理皮帶跑偏。由圖3 可知，整個糾偏系統(tǒng)在運(yùn)行過程中是一個閉環(huán)循環(huán)的狀態(tài)，一旦裝置開啟，輸送帶的跑偏現(xiàn)象就會得到及時地處理，直至問題得到解決。

圖3 糾偏裝置的程序控制流程示意圖

3 皮帶跑偏立輥檢測及糾偏裝置

3.1 皮帶跑偏裝置

在此次設(shè)計中，其立輥檢測裝置的具體運(yùn)行原理如下：當(dāng)需要對立輥展開檢測工作時，要在其兩端都布置一個皮帶，從而使得二者間達(dá)到一種緊密纏繞的氛圍。隨著帶式輸送機(jī)的運(yùn)行，皮帶倘若出現(xiàn)了一定程度的跑偏，那么皮帶將會觸及到立輥裝置，使該裝置受力進(jìn)而出現(xiàn)旋轉(zhuǎn)。由此，可以得到一個對應(yīng)關(guān)系，即皮帶偏離中心的量和垂直輥旋轉(zhuǎn)的量之間存在特定的關(guān)系。其中，通過角度傳感器可以獲得垂直輥?zhàn)拥男D(zhuǎn)，從而間接了解皮帶偏差的大小。如圖4 所示，是垂直滾筒檢測裝置的結(jié)構(gòu)組成圖。

圖4 立輥檢測裝置的結(jié)構(gòu)組成圖

上文提及的角度傳感器，其主要的工作機(jī)理是在立輥裝置下側(cè)放置一個電位器，該結(jié)構(gòu)可以很好的促進(jìn)立輥的轉(zhuǎn)動，從而使得內(nèi)部的滑動變阻器能夠出現(xiàn)明顯的位移，改變數(shù)值的大小。通過這一原理，可以實(shí)現(xiàn)立輥裝置偏移量大小向電阻值變化大小的轉(zhuǎn)變，也是就說，只要能夠精準(zhǔn)的測出滑動變阻器電阻值的改變量，就可以實(shí)時掌握立輥裝置的偏移量。

3.2 皮帶糾偏裝置

本文設(shè)計的帶式輸送機(jī)皮帶糾偏裝置，可以在設(shè)備運(yùn)行的過程中及時檢測并發(fā)現(xiàn)皮帶跑偏的問題，同時將所采集的信息數(shù)據(jù)完整的傳遞到PLC 控制器中進(jìn)一步處理，PLC 控制器又會把處理好之后的控制信號實(shí)時輸入到糾偏裝置中，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)輸送帶的糾偏。如圖5 所示，為設(shè)計的糾偏裝置的結(jié)構(gòu)組成。

圖5 糾偏裝置的結(jié)構(gòu)組成

從圖5 中可以發(fā)現(xiàn)，大體的結(jié)構(gòu)可主要分為3 個部分，即驅(qū)動電機(jī)、蝸輪蝸桿以及調(diào)心托輥裝置。其中，驅(qū)動電機(jī)主要提供動力來使得蝸輪蝸桿能夠更好的工作，而調(diào)心托輥裝置的中心軸可以與蝸輪蝸桿之前形成很好的良性連接，經(jīng)由蝸桿的運(yùn)行能夠帶動蝸輪一起進(jìn)行轉(zhuǎn)動，最終達(dá)到整個設(shè)備組的運(yùn)轉(zhuǎn)，從而達(dá)到皮帶糾偏的效果。PLC 控制器則會根據(jù)控制信號下達(dá)控制命令于電機(jī)上，從而改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速來對皮帶進(jìn)行調(diào)節(jié)。

4 實(shí)際應(yīng)用效果分析

為了進(jìn)一步驗(yàn)證該裝置的可靠性，我們將其應(yīng)用到了山西某礦井下的運(yùn)輸生產(chǎn)工作中。對該工作面的運(yùn)輸巷以及回風(fēng)巷等部位布置的輸送機(jī)安裝了本文設(shè)計的皮帶糾偏裝置，在經(jīng)過一段時間的檢測后，其結(jié)果表明，糾偏裝置在實(shí)際的生產(chǎn)中具有較好的可靠性，針對皮帶跑偏現(xiàn)象能夠達(dá)到良好的糾偏效果。在井下的運(yùn)輸過程中，帶式輸送機(jī)的皮帶跑偏現(xiàn)象頻頻出現(xiàn)，經(jīng)過一系列分析后發(fā)現(xiàn)導(dǎo)致這一結(jié)果的原因都是皮帶的受力載荷不均勻，在使用糾偏裝置后，該現(xiàn)象得到了明顯的改善，可以實(shí)現(xiàn)對皮帶的實(shí)時控制調(diào)整，確保其始終處于中央位置運(yùn)行。該裝置的成功實(shí)踐使得帶式輸送機(jī)的工作效率得到了很大程度的提高，保障了井下安全正常生產(chǎn)的同時，又為煤礦企業(yè)增長了經(jīng)濟(jì)收益。

5 結(jié)語

帶式輸送機(jī)作為井下的重要運(yùn)輸生產(chǎn)設(shè)備，其工作效率的高低直接關(guān)乎企業(yè)的經(jīng)濟(jì)收益。而在其運(yùn)行過程中，由于種種原因難免會出現(xiàn)皮帶跑偏的現(xiàn)象，本文基于這一現(xiàn)狀，設(shè)計了一種皮帶糾偏裝置，并對其結(jié)構(gòu)組成以及工作原理進(jìn)行了詳細(xì)的闡述。最后，為了驗(yàn)證其在實(shí)際生產(chǎn)中的可行性，又將其投入到了實(shí)際生產(chǎn)中來檢驗(yàn)其應(yīng)用效果。結(jié)果表明，本文研制的帶式輸送機(jī)皮帶糾偏系統(tǒng)可以很好的控制皮帶的運(yùn)行，防止了跑偏現(xiàn)象的發(fā)生，增加了生產(chǎn)效率的同時，又為企業(yè)帶來了直接經(jīng)濟(jì)收益，有一定的應(yīng)用價值。