皮帶運輸機故障分析及診斷方法設計

摘 要：皮帶運輸機是工業生產過程中一種常見的運載工具，其具有連續性、簡便性的特點，因此受到礦業、輕工業以及港口運輸等專業的青睞。然而皮帶機本身的精密性不是特別高，受環境因素影響較大，容易出現各種各樣的故障，文章將以皮帶運輸機故障分析為主要研究對象，通過常見故障的分析，提出相應的智能診斷方法，希望能夠為相關專業提供可以參考的理論依據。

關鍵詞：皮帶運輸機；故障分析；診斷設計

1 皮帶運輸機常見故障分析

1.1 皮帶縱向撕裂

當皮帶某一處受到的力非常不均勻時，就會使皮帶沿著運動方向被撕裂開來，這一現象稱為皮帶縱向撕裂。縱向撕裂的主要原因是皮帶由于過度磨損而受力不均所造成，或是物料中有尖銳雜質插入而使皮帶遭到嚴重破壞而發生縱向撕裂。這種故障一旦發生，會對皮帶造成破壞性的損害。檢測皮帶縱向撕裂的方法有很多，常見的方法有接觸式檢測方法，如在托輥上方安裝棒形檢測器、壓力檢測器；非接觸檢測方法，如超聲波檢測法、電磁檢測法。這些檢測方法在成本、檢測效果、實時性等方面存在一定的局限性。

1.2 皮帶斷帶

皮帶運輸機發展斷帶故障，一般是由于受到橫向力較大，致使皮帶受力失衡而形成的。通常來講，皮帶運輸機斷帶部分一般出現在滾筒部分或者是皮帶運輸機接頭部位，這表明在這兩個部位，容易出現受力不均衡或者荷載過大的現象。而皮帶斷帶故障也會造成一些影響，例如在一些繁忙的工作線上，一旦發生皮帶斷帶，就會出現運輸線堵塞或者機架部位受力過大而損壞的問題。甚至有的因為斷帶故障造成長時間停工，給企業帶來較大的經濟損失，后果比較嚴重。

1.3 皮帶打滑

與皮帶斷帶相反，皮帶打滑故障是滾筒與皮帶之間受力不足，沒有足夠摩擦力支撐的問題引起，這時候雖然滾筒依舊在轉動，但是無法推動皮帶繼續運轉，從而出現打滑現象。打滑故障雖然不及上述兩種故障給皮帶帶來的損害大，但是長時間的打滑容易使皮帶表面產生大量熱量，如果是在煤炭等企業中，有可能引起煤塵或者瓦斯爆炸，因此也需要相關人員加以重視。

1.4 皮帶跑偏

皮帶機工作時皮帶運轉位置偏離應有的理論位置的現象稱為皮帶跑偏，通常表現為皮帶邊緣與滾筒或托輥邊緣的值小于或大于應有的理論值。皮帶跑偏將會造成機架和皮帶間產生很大的摩擦力，使得皮帶嚴重磨損，進而軟化或撕裂，大大降低皮帶的工作壽命。對于皮帶跑偏故障的檢測，通常采用在皮帶兩側安裝跑偏開關的方法，一旦皮帶在運行中偏離了原有位置，便會觸動到兩側的跑偏開關，從而引發跑偏報警。

2 皮帶機故障診斷方法的研究設計

2.1 接觸式診斷檢測方法

2.1.1 棒形檢測器。棒形檢測器是一根彎曲成托輥狀的槽形棒，安裝在皮帶與緩沖托輥之間的一種檢測裝置，其結構如圖1所示。當皮帶機物料當中混有雜物時，這些雜物很有可能將皮帶刺穿，這時槽形棒就會被觸動，從而使限位開關有所響應，進而發出報警并使皮帶急停。這種檢測器在使用時，可以將若干個槽形棒連接在一起，以增加檢測范圍和可靠性。該裝置結構簡單，易于安裝維護，但可靠性較差，且無法對皮帶機損壞程度進行檢測。

2.1.2 弦線式檢測器。弦線式檢測器與棒形檢測器的原理類似，不同之處是將金屬棒換成金屬絲或者尼龍線，其檢測靈敏度比棒形檢測器略高，但存在與棒形檢測器同樣的缺點。

2.1.3 壓力檢測器。壓力檢測器是采用測力托輥代替傳統托輥，將測力托輥安裝在輸送帶支架上，當輸送帶發生斷裂、撕裂或者跑偏故障時，托輥會受到一個額外的力，并且這個力會保持一段時間，通過監測托輥所受力的大小和變化情況來間接判斷輸送帶是否發生故障。這種方法原理簡單，安裝方便，但是可靠性較差，安裝在托輥上的傳感器長時間受力，極易產生磨損，使用壽命較短。

2.1.4 漏料檢測器。漏料檢測器是一種由托盤平衡錘和支點等組成的簡單檢測裝置。當皮帶發生撕裂時，皮帶上的物料就會透過裂縫泄漏到皮帶下方的托盤里，當托盤上裝載物料的質量大于平衡錘時，整個裝置就會以支點為中心轉動從而觸動限位開關，使得皮帶報警并停機。這種檢測器檢測原理和機械結構簡單，檢測方便，但是檢測器壽命較短，且檢測實時性較差，智能化程度較低。

2.2 非接觸式檢測方法

非接觸式檢測方法與接觸式檢測方法相比，具有無損檢測的優勢，檢測效果有所提升，非接觸式的檢測方法主要有以下幾種。

2.2.1 X光射線檢測法。德國科學家首先提出了X光射線檢測法，并將這種方法成功的運用在皮帶運輸機損傷類故障的檢測中，該方法可以檢測皮帶內的鋼絲繩變形、接頭斷裂，并可對缺陷定位。當皮帶運輸機以較低速運行時，其損傷的程度和損傷的位置均可以被自動記錄下來，但是皮帶運輸的速度會受到制約。具體原理圖可見下圖2：

2.2.2 超聲波檢測法。超聲波檢測法是在皮帶運輸機與托輥之間安裝波導管，波導管產生超聲波并能夠產生超聲波震蕩，通過超聲波檢測器接受產生的超聲波。當皮帶運輸機正常運轉時，產生波和接受波都為正常狀態，檢測器發出正常信號。當皮帶運輸機發生故障時，波導管就會收到損壞而彎曲，使得接受波和發送波都出現異常，超聲波檢測器可以檢測到異常信號，判斷皮帶發生故障。這種方法存在一定的破壞性，要使得波導管損壞才能夠判斷皮帶的撕裂，且需要破壞程度較大使得物料穿透皮帶，擠彎波導管后才能起作用。

3 結束語

綜上所述，皮帶運輸機在我國運用時間較長，并且由于皮帶運輸機一般情況下運輸距離較長，靠人工來完成巡檢存在效率低、勞動強度大、實時性差等問題。為此，分析皮帶運輸機故障特點，并且設計開發一套皮帶運輸機故障診斷檢測系統對于實現皮帶機的安全運行和企業效益的提高具有重要意義和實際應用價值。

參考文獻

[1]唐春降.煤礦皮帶運輸機故障研究[J].科技創業家，2013（02）.

[2]胡正武.對皮帶運輸機常見故障探析[J].河南科技，2013（13）.

作者簡介：張開典（1970-），男，籍貫：湖南省長沙市，學歷：本科，中級職稱，研究方向：帶式輸送機。