膠帶運輸機縮帶一體化控制裝置研究

王艷琴

(1.山西大同煤炭職業技術學院，山西 大同 037003;2.山西太原理工大學機械工程學院，山西 太原 030024)

隨著煤礦機電一體化水平的不斷提高，煤礦井下帶式輸送機使用越來越廣泛，在帶式輸送機的使用過程中經常出現卷帶、收帶，影響生產和安全。目前，煤礦井下綜采工作面在正常的生產過程中，每天的進度約為10米左右，隨著工作面的推進，順槽帶式輸送機也需要隨著推進的長度逐步縮短。檢修班在日常的維護與檢修過程中由于涉及到帶式輸送機膠帶的收放，因此經常需要多數人員一起工作。由于目前現用的帶式輸送機其卷帶機的卷帶長度約為50米左右，因此綜采工作面的正常卷帶間隔時間約為4-5天。即卷帶機的收放存在以下幾方面的不足：(1)作業程序多、作業次數較頻繁;(2)重復多次作業，給安全生產造成很多不安全隱患;(3)機械化程度較低，與現代化的采煤工藝不相適應。

綜上所述，根據順槽帶式輸送機縮帶現狀，應對順槽帶式輸送機縮帶一體化控制裝置進行研究，實現縮帶操作環節的簡化，將前述人員手動操作程序改為自動控制機械化作業裝置。

一 現有卷帶狀況

1.傳統的人工收帶方法

傳統的收帶方法是靠絞車將儲帶倉中的膠帶拉出，靠人工將膠帶卷起，這項工作不僅費時、費力，而且影響到人身的安全，人工收帶對皮帶的損壞較大，縮短了膠帶的復用壽命。正當的收帶過程需要6-8人一個班的時間才能完成。

2.摩擦驅動卷帶裝置

該卷帶裝置由前夾帶器，后夾帶器，前上改向滾筒(可調偏)，前下改向滾筒(可調偏)，包膠驅動滾筒，卷帶芯軸，電機傳動裝置，頂帶裝置，卸帶小車，小車固定軌道，小車活動軌道，卷帶裝置框架，芯軸導向架及上托輥組等部分組成。

3.電動卷帶裝置

電動卷帶裝置主要由卷帶電機、卷帶滾筒、手動夾帶裝置等組成，如圖1-2所示，操作時先將張緊松繩，人工將皮帶拉出，割帶后卷帶，卷好的皮帶卷需要人工利用倒鏈將其拉出，該過程費時費力，參與人員多，卷帶時間長，影響工作效率。

二 主要研究內容

通過對順槽膠帶運輸機縮帶各工序及各工序銜接的各項技術參數進行分析研究，制定了順槽帶式輸送機縮帶一體化控制裝置的技術研究方案。其主要研究內容有：自動張緊裝置啟、停過程及正常運行過程中張緊力變化分析;自動卷帶裝置研究;縮帶一體化控制系統研究;集張緊、卷帶和釘扣一體的液壓系統的研究;自動張緊系統的動態響應試驗、縮帶一體化控制系統順序動。

三 液壓卷帶裝置研究

順槽帶式輸送機卷帶裝置一般安裝在可伸縮帶式輸送機機頭前部或張緊裝置后面。該裝置適合在煤礦井下空間狹小條件下使用。其卷帶的快慢影響著整個工作面的推進，從而影響出煤的產量。

由于液壓系統具有優異的防爆性能，反應速度快，部件設計簡單，重量輕，體積小，運動慣性優秀的特點，成為煤礦井下設備設計時的常用選擇。順槽帶式輸送機縮帶一體化控制裝置同樣也需要選用液壓系統，給予液壓缸動力，來完成該系統的卷帶功能與張緊功能。

四 縮帶一體化自動控制設計與操作

在液壓系統和電氣控制系統設計好之后，自動化與動作步驟相結合之后，實際操作如下：

1.在確認用電安全之后，啟動電控柜，將就地按鈕箱上的紅色手柄扭至手動檔。按下就地按鈕箱上的卷帶電機啟動按鈕與張緊電機啟動按鈕，利用液壓泵站上的中夾緊手柄與推移油缸手柄組合使用，將皮帶接頭停留至卷帶機架內。

2.移動液壓站上的后夾緊手柄使后夾緊裝置夾緊皮帶，長按就地按鈕箱上的皮帶松弛按鈕，先將皮帶松弛至一定程度后放開松帶按鈕，移動液壓泵站上的推移油缸手柄，待油缸到位后，啟動泵站上的中夾緊手柄，待夾緊皮帶以后再次移動推移油缸手柄，往復幾次配合使用使皮帶搭落在卷帶機機架內停留在機架內，最后使推移油缸退回，并按下卷帶電機停止按鈕與張緊電機停止按鈕，將紅色手柄移至初始狀態。

3.用切割機切開皮帶，并將靠近儲帶倉一端皮帶夾入卷筒中，用螺栓固定。

4.將就地按鈕箱上的紅色手柄移至自動，長按自動啟動按鈕3秒以上，卷帶電機與張緊電機同時啟動，同時卷帶機開始卷帶，絞車主動反轉，兩者自動配合進行卷帶。直至卷帶工作完成，按下自動停止的按鈕(在自動卷帶的過程中可以按下就地按鈕箱上的舉升油缸上升與舉升油缸下降的按鈕進行對舉升梁位置的控制)。

5.再次按下就地按鈕箱上的卷帶電機啟動按鈕，按動液壓泵站上的前夾緊手柄，使前夾緊落下夾緊皮帶，待到位后，利用切割機切開皮帶。之后緩慢移動液壓泵站上的旋出油缸手柄，使卷帶搖臂旋轉90°，把成卷皮帶送出。

6.利用液壓釘扣機進行釘扣穿軟軸。

7.按下就地按鈕箱上的卷帶電機啟動按鈕與張緊電機啟動按鈕，移動液壓泵站上的前夾緊與后夾緊按鈕，松開此兩個裝置，之后按下就地按鈕箱上的皮帶張緊按鈕，使皮帶張緊至正常工作狀態。完畢后按下就地按鈕箱上的卷帶電機停止按鈕與張緊電機停止按鈕。關閉電控柜電源，至此，卷帶工作完成。

五 膠帶運輸機縮帶一體化控制裝置應用效果

根據古書院煤礦順槽膠帶輸送機的實際條件，研制出的順槽膠帶輸送機縮帶一體化控制裝置，2011年10月用在152307綜采工作面的順槽膠帶機頭大架處，順槽膠帶輸送機縮帶一體化控制裝置采用PLC作為控制系統。

該系統機構簡單、思想新穎，半小時就可將100米皮帶收卷完畢，適用于井下各種運輸皮帶寬度，能大幅提高設備的運輸效率以及安全性，節省了大量時間和人力物力，即提高了設備的有效利用率，又對于提高生產率有重要的經濟意義，對于煤礦具有重大的安全效益和社會效益。

［1］宋偉剛.煤礦用帶式輸送機的現狀與發展［J］.煤炭工程，2009