皮带自动纠偏装置设计

皮带自动纠偏装置设计

【摘要】本文针对皮带跑偏问题，设计了一个自动校正装置，采用电磁接近开关作为传感器，检测皮带的位置，设计专用的液压驱动机构，在小范围内调整动力滚筒的位置，从而改变皮带的张力，使皮带复位。该装置自动检测并纠正皮带位置，减少故障，提高工作效率，有较高的推广使用价值。

【关键词】皮带；控制；液压

0 引言

带式运输机广泛应用于煤炭、电力、化工、机械、轻工业等行业的物料传输系统中。它具有很多优点：输送量大；输送物料种类繁多；适应性强，能适应多种输送线路；运行平稳、效率高、寿命长、成本低。这些优点使皮带运输机成为了连续输送机中的主干力量[1]。运输机的皮带，在运行过程中，经常会发生跑偏的现象。跑偏后，皮带会磨损，甚至断裂，影响皮带运输机的安全稳定运行，生产的连续性受到破坏。

本文在分析皮带跑偏成因的基础上，设计了一种液压控制的皮带自动纠偏装置，可有效解决皮带跑偏问题，保证带式运输机安全高效运行。

1 皮带跑偏的原因分析

总结分析皮带跑偏的原因，大致可分为以下几种：

1.1 安装不当

安装施工时，机头、机尾以及中间支架的中心应该在一条直线上[1]。实际上，严格在一条直线上很难保证；其次，在长期运行后，环境变化及机械振动等因素也会使直线性更差。

另外一个安装问题是皮带接头的处理[2]。接头要平整，使拉力均衡。

第三点是托辊的安装，托辊的安装位置必须保证与皮带中心线垂直且与水平面平行，这样皮带所受合力方向与皮带运行方向平行，横向所受合力大小就为零，皮带此时便无跑偏现象[2]。否则，就会引起皮带跑偏。

1.2 负载或外部冲击

皮带横断面上，各部分的载料量差异过大，或者物料落到皮带上时，发生较大的冲击，也会使皮带受力不均，从而跑偏。

1.3 其它原因

除了上述两大类原因外，滚筒和托辊沾染杂物，会顶起皮带，也可导致跑偏[3]。机器润滑、老化等因素，也对跑偏有影响。

不论是哪种具体原因，皮带跑偏往往表现为皮带张力不均衡。如果能使皮带张力均衡，就可以抑制跑偏。

2 自动纠偏装置设计

自动纠偏装置由液压及传动机构、跑偏检测、压力控制3个主要部分组成。液压机构的结构及安装位置如图1所示，液压机构推动传动杆，顶在动力滚筒轴上。当液压机构压力增大时，可以推动动力滚筒轴向前移动，使这一侧的皮带张力变大；反之，液压机构压力减小时，可使这一侧的皮带张力变小。通过控制液压机构的压力，就可以控制皮带左右两侧的张力，使之均衡，避免跑偏[5]。

纠偏装置的控制系统选用西门子公司的S7-200系列可编程控制器[4]。为了检测皮带位置，在皮带两边嵌入一些钢钉，在支架上每边设置3个电磁接近开关，由中心向外排列，依次表示跑偏程度为轻微，中等，严重[6]。控制电路如图2所示。

由图可见，控制器需要6路DI，3路DO。因此可以选择最简单的CPU222即可，它具有8路DI及6路DO，满足要求且有一定余量，不需要扩展模块。如果原有皮带控制系统或其它，可以把这部分并入原系统，不需要单独再增加控制器。

假设液压装置安装在皮带机左侧。SK1、SK2和SK3是左侧电磁接近开关，当皮带向左侧跑偏时，先触发SK1，此时应减小液压机构正向压力，使动力滚筒后移，减小左侧张力。如果触发SK2，说明跑偏较严重，应继续减小液压机构正向压力。当皮带跑偏严重时，触发SK3，装置发出报警信号，同时停车，以免发生严重事故。SK4-SK6作用与SK1-SK3相同，检测右侧的跑偏情况。

3 总结

本文设计了一种皮带跑偏自动检测及纠正装置。装置的控制器采用可靠性高的PLC，与手动机构相比，一般可以做到不停机调整。皮带严重跑偏时能够及时发出警报，并做停机等处理，有效避免皮带跑偏所带来的风险。该装置对减轻工作人员负担，提高生产效率有积极的作用。

【参考文献】

[1]雍俊.矿井连续皮带输送机皮带跑偏原因分析[J].科技视界，2012，10：130-131.

[2]苏明.煤矿皮带跑偏的预防和处理[J].工业设计，2011，12.

[3]卫娟红.皮带跑偏原因分析及解决方案[J].现代商贸工业，2010，11：340.

[4]孙耀明.PLC在矿山皮带传输控制中的应用[J].冶金动力，2009，4：122-124.

[5]温亚珍.小型自动皮带纠偏机构设计[J].自动化应用，2011，5：83，86.

[6]郑建放，周学华.煤矿井下皮带机自适应控制系统的设计研究[J].山东煤炭科技，2011，5：85，87.