皮帶輸送機皮帶打滑智能檢測研究

喬哲偉

（南京北路自動化系統有限責任公司，江蘇 南京211199）

皮帶輸送機借助輸送帶為物料載體，進行物料傳遞的機構。通常采用閉合環形皮帶，可以充當牽引體的角色，一般皮帶可以僅僅繞前后兩個主動輪以及從動輪，這樣皮帶在于主從動輪的摩擦下實現皮帶的運動。與此同時，在摩擦力的作用下，貨物隨著皮帶一起運動，從而實現運送貨物目的。可是，在運輸的過程中，依然存在貨物打滑的現象，這樣將對皮帶與滾筒表膠面構成威脅，久而久之將可能引發火災，從而引發安全事故。由此可以見，皮帶輸送機皮帶打滑智能檢測顯得尤為重要[1]。

1 皮帶輸送機

皮帶輸送機主要是由：張緊裝置筒、支撐托輥、驅動滾、封閉環形輸送皮帶、改向滾筒、漏斗、卸載裝置及驅動裝置等單元構成[2]。圖1表所相應的簡圖。

圖1 帶式輸送機結構圖

假如皮帶機正常傳輸貨物時，通常情況下皮帶不僅可以當做承載件，而且充當牽引件。于皮帶在輸送機中是一個非常重要的部件，其不僅成本貴，而且易磨損，因此必須對其進行優化處理。

2 皮帶輸送機皮帶打滑機理分析

2.1 皮帶打滑受力分析

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

式中：F1表示相應的輸送機皮帶的工作受力；F表示相應的傳動力；a表示相應的皮帶摩擦系數為滾筒與輸送皮帶的圓周角[3]。

假如皮帶機處于傳輸狀態，這時其動力來源于皮帶與滾輪的摩擦力，進而使得原有的拉力平衡失調。通常主動輪一側形成局部拉緊的狀態，其拉力從Fo變為F1。與此同時，從動輪一側處于局部放松的狀態，其拉力將會從Fo變為F2。

圖2 帶式輸送機輸送受力圖

當皮帶輸送機處于正常的工作狀態時，通常把皮帶總長度設置為不變，這時對應的緊邊拉力可以用F1-Fo表示，從差生的機理來看，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的有效力為：F=F1-F2。

2.2 打滑原因

皮帶內力分析可以發現，打滑存在如下幾種情況：

1）當滾動速度比較快時，往往伴隨著皮帶打滑的現象。

2）當皮帶傳輸的貨物重量相對較大，那么因超過承載能力，而出現打滑。

3）當輸送機上下托輥出現磨損時，受力面積不均勻而出現打滑的現象。

4）由于輸送機皮帶使用時間比較長，其磨損比較多，形成光面的現象，從而導致出現打滑的現象[4]

3 皮帶輸送機打滑的智能檢測系統

當前，在皮帶輸送機打滑檢測方面方式比較多，檢測參數為：磁場信號、脈沖信號、速度差等。以現存的皮帶輸送機智能檢測方法來探究皮帶輸送機打滑的方式，通常使用的方式為一體式開關，此開關內部設置有微處理器，可以設置恒定的皮帶輸送機達到帶速的目的。比較輸送機的實時速度，當在預定的范圍內出現不對等，那么系統就會發出皮帶打滑的報警信號[5]。

3.1 皮帶打滑的智能檢測系統

皮帶打滑是皮帶輸送機經常出現的問題，為此引入智能化的檢測手段，從而設計相應的智能檢測設備，通過對檢測的分析可以有效的判斷故障產生的原因。同時設置的傳感器可以捕獲得到如下幾個方面的參數，諸如皮帶、滾筒與電機的速度，同時可以得到溫度、位置以及電流的數據，接著系統可以將其轉化成為數字信號，將該信息傳輸給PLC控制單元，經過與設定數據的比較可以判斷皮帶是否處于正常的工作狀態，假如數據不符合，那么將開始報警，緊接著傳動裝置將開始進行調整。假如問題得不到解決，那么這時輸送機就會自動的停止工作，與此同時發出相應的指令，進而及時對其維護，圖3表示智能檢測系統[6]。

圖3 智能檢測系統圖

3.2 PLC程序設計

在設計PLC控制系統時，需要重點考慮驅動電機動作與停止。假如皮帶處于打滑的狀態，那么PLC可以自發的促使電機停止動作，從而能夠有效地防止發生事故。其中對于典型的皮帶打滑現象而言，通常由于皮帶由于材料潮濕或者超載等原因出現打滑，而此時驅動電機處于高速運轉狀態，因此使得皮帶速度與電機轉速不匹配[7]。與此同時，設備金屬板不發生任何的反應，從而不會產生相應的開關信號。這時相應的PLC延時定時器開始工作，經過7 s后可以產生故障信號，進而能夠促使皮帶停止動作，因此可以獲得報警信號，從而實現對皮帶打滑檢測的報警[8]。

4 結語

皮帶輸送機的動力來源是皮帶滾輪之間的摩擦力，其廣泛的應用于各行各業，并且得到了市場的青睞。可是皮帶輸送機正常工作的過程中，其受力比較差，使得皮帶存在打滑的現象，假如長時間不對其進行糾正，那么將會嚴重影響工作效率，同時會降低設備的使用壽命。為此筆者設計了智能檢測皮帶打滑的系統，這樣可以有效的降低打滑的現象，從而實現自動檢測皮帶輸送機打滑的現象，這樣不僅可以有效地降低設備的損壞率，而且能夠降低安全事故率。