帶式輸送機輸送帶糾偏裝置的研究及應(yīng)用

張慧江

（山西潞安郭莊煤業(yè)有限責(zé)任公司，山西 長治 046100）

1 帶式輸送機跑偏原因

帶式輸送機出現(xiàn)跑偏的主要原因是輸送帶帶寬方向上的受力不均。

1.1 輸送帶連接的影響

帶式輸送機的運行是需要輸送帶纏繞在滾筒、托輥等旋轉(zhuǎn)體上，形成一個閉環(huán)帶，但是由于長距離運輸，一條輸送帶長度無法滿足工作要求，導(dǎo)致整個輸送帶上有一個或多個接口。因接口兩側(cè)輸送帶中心線有夾角時[1]，輸送帶運行拉緊時會使帶寬方向受力不均，輸送帶發(fā)生跑偏，見圖1。

圖1 輸送帶接口形式

1.2 輸送帶托輥支架強度的影響

帶式輸送機由于支架剛度的不同會對輸送帶跑偏有一定的影響，所以在設(shè)計帶式輸送機時，要確保輸送帶的支架有足夠的剛度，防止帶式輸送機工作時因剛度不夠產(chǎn)生撓曲變形，進而使得輸送帶跑偏。

1.3 輸送帶配套設(shè)施的制造精度和裝配精度的影響

帶式輸送機主要部件包括托輥組、滾筒組、驅(qū)動裝置、中間支架等，其部件的制作精度對輸送帶跑偏有一定的影響，因此，整機的制作要嚴(yán)格按工藝流程及圖紙上規(guī)定的要求，防止由于各個部件制造精度不符合要求使得誤差累計從而造成輸送帶跑偏。

整機各個部件的裝配精度對輸送帶跑偏程度有著重要的影響，所以，整個裝配要嚴(yán)格遵守安裝要求，確保各部件的水平度、垂直度等，防止因安裝進度不足而使輸送帶跑偏。

1.4 物料分布的影響

帶式輸送機重載運行時，輸送帶除了要承受牽引力、摩擦力以及自身重量，還要承受因物料裝卸分布不均帶來的中心偏移的影響，如圖2 所示。

圖2 物料分布示意圖

輸送機空轉(zhuǎn)時自身重力起主要作用，如果裝配精度高，與皮帶轉(zhuǎn)動垂直方向上合力為0，皮帶就不會發(fā)生跑偏[2]。如果皮帶兩側(cè)重物質(zhì)量不一樣，輸送帶受力平衡點偏移其中心線的位置，就會發(fā)生跑偏。

物料按左、中、又分布于輸送帶上，它會垂直向下對皮帶做一個力F；左側(cè)物料產(chǎn)生一個平行于左側(cè)皮帶的分力F1；同理，右側(cè)物料產(chǎn)生分力F2。當(dāng)F1=F2時不發(fā)生跑偏；當(dāng)F1≠F2時，皮帶就會朝力較大的一側(cè)跑偏。

2 糾偏裝置的設(shè)計

帶式輸送機要糾偏就得先監(jiān)測跑偏量，根據(jù)對輸送機實際運輸情況分析來確定監(jiān)測裝置的安裝位置，監(jiān)測系統(tǒng)僅需監(jiān)測托輥的旋轉(zhuǎn)角度即可通過以下公式計算跑偏量[3]：

式中：L 為跑偏量；a 為軸心到托輥邊緣延長線的長度；b 為托輥延長線和中心軸垂線交點到皮帶邊緣的長度；β 為旋轉(zhuǎn)角度。經(jīng)多次試驗，在實際生產(chǎn)中已比較成熟。

如下頁圖3 所示，在傳輸帶兩側(cè)設(shè)置檢測立輥，當(dāng)發(fā)生跑偏時，就會帶動立輥產(chǎn)生轉(zhuǎn)動，連桿機構(gòu)就會開始運動，這時傳感器檢測到邊距發(fā)生變化，糾偏裝置啟動進行糾偏。

圖3 帶式輸送機糾偏原理圖

3 輸送帶糾偏裝置的應(yīng)用及效果分析

3.1 糾偏裝置的應(yīng)用

1）帶式輸送機出現(xiàn)跑偏時，常見糾偏方式包括：通過調(diào)整輸送帶與中間托輥和兩側(cè)托輥的高低進行預(yù)糾偏；增加擋料板預(yù)防跑偏；對輸送帶上張緊裝置進行調(diào)節(jié)；通過調(diào)節(jié)托輥偏移角對輸送帶進行糾偏[4]。

2）通過對運行的皮帶進行受力分析，發(fā)現(xiàn)皮帶跑偏與分布在上邊的重物有關(guān)，但兩側(cè)的托輥角度有非常重要的關(guān)系。當(dāng)皮帶向左跑偏時，作業(yè)人員能夠通過增大左邊托輥偏移角度，同時降低右側(cè)偏移角度，以此來達到跑偏糾偏。

3）糾偏裝備由調(diào)心托輥和前傾托輥組成，再通過連桿機構(gòu)調(diào)節(jié)托輥角度。若輸距離短，適量安裝調(diào)心托輥組即可；如果是長距離運輸，還需加裝前傾托輥組來實現(xiàn)糾偏，如圖4 所示。

圖4 帶式輸送機糾偏裝置結(jié)構(gòu)圖

3.2 糾偏裝置的應(yīng)用效果

為了驗證裝備的可行性，實際生產(chǎn)現(xiàn)場運用本文設(shè)計的糾偏裝置。為了保證糾偏效果，本設(shè)計中以“品”形布置糾偏裝置，以達到更好的控制效果。然后進行試運行，最后進一步優(yōu)化。

為確保優(yōu)化后的使用效果，采集系統(tǒng)跑偏量監(jiān)測信號和反饋信號，并進行了對比分析。跑偏量信號和執(zhí)行機構(gòu)的信號進行對比如圖5。

圖5 跑偏量和執(zhí)行機構(gòu)信號對比

通過圖5 可以看出：第一層曲線是右側(cè)檢測裝置采集到的編碼值曲線；第二層曲線是輸送帶右側(cè)邊緣曲線；第三層曲線是糾偏心托輥所的信號曲線，每一條垂直線段說明是一次糾偏操作。通過分析圖5，可以實現(xiàn)監(jiān)測皮帶所處的狀態(tài)，當(dāng)皮帶跑偏時會及時調(diào)整托輥角度，消除跑偏現(xiàn)象。

4 結(jié)論

1）帶式輸送機跑偏的主要原因是由于帶寬方向上受力不均所致；

2）該糾偏裝置對輸送帶的跑偏量進行了實時監(jiān)測，并通過伺服電機的運轉(zhuǎn)，將托輥旋轉(zhuǎn)一定的角以達到糾偏的目的。