帶式輸送機跑偏原因分析及糾偏裝置的設計

張 斌

（山西焦煤西山煤電屯蘭礦安監處， 山西 古交 030200）

0 引言

在帶式輸送機運行的過程中，皮帶跑偏現象是常常會出現的故障。這種現象會帶來許多不良的后果，比如膠帶斷裂、物料傾灑、磨損輸送帶的邊緣，甚至會造成滾筒以及托輥等部件局部應力地增大，從而降低設備的使用壽命，延誤企業的生產進度[1]。為此，對帶式輸送機跑偏現象進行有效遏制就顯得十分重要。本文通過對帶式輸送機跑偏原因進行分析后，設計出了一種帶式輸送機的皮帶糾偏裝置，在設計工作完成后又將其應用到了實際生產中來觀察其使用效果。

1 皮帶跑偏受力特征及原因分析

1.1 皮帶跑偏受力特征

隨著帶式輸送機的運行，皮帶是緊靠著輸送機滾筒以及托輥來工作的。由此可以發現，這三種結構都是相互依存、協同運行的，保持一個較好的平行關系才能確保整體設備的正常作業[2]。如圖1-1 所示，為皮帶運行正常的情況下，皮帶表面會有一個相等的拉力維持其始終處于設備的中央。然而在實際工況中，皮帶會由于種種原因的影響致使其出現跑偏的情況，不但會使得皮帶的位置出現偏移，而且還改變了皮帶的受力狀況，如圖1-2 所示。由此可見，當皮帶出現跑偏狀況時，跑偏的一側往往拉應力較大。

圖1 皮帶受力情況示意圖

1.2 皮帶跑偏原因分析

考慮到井下作業環境的特殊性，再加上帶式輸送機自身的結構也比較復雜，誘發輸送帶跑偏的原因也就比較多。通過以往經驗以及企業信息反饋，將帶式輸送機皮帶的跑偏原因歸結出了以下幾點：

1）皮帶在制造時，本身的質量就不平均，就導致其在運行時受力不均而跑偏。

2）裝載物料時，皮帶的負載不均勻，導致皮帶跑偏。例如，在搬運材料時，如果整體中心位于左側，皮帶將位于右側。

3）帶式輸送機滾筒中心軸與皮帶中心線不垂直，導致皮帶跑偏。

4）托輥結構在轉動時如果出現異常，對應的皮帶摩擦力大小也相應改變，進而造成了跑偏問題的出現。

2 皮帶跑偏檢測與糾偏整體思路及過程

2.1 整體思路

對其糾偏設備進行總體設計時，一般可將該設備劃分為三部分，即皮帶跑偏測量設備、皮帶糾偏設備和信號處理系統[3]。其中，有關糾偏裝置的設計可以對皮帶跑偏問題進行及時發現，而通過立輥裝置則可以即時掌握皮帶的運動工況，并通過將所采集來的信息數據加以放大的形式轉換，然后再將其傳送到PLC控制器中進行數據分析處理。而PLC 控制器的主要工作機理則是將所輸入的信息和系統的原有信息加以對比，如若發現異常，將這兩個數據進行差值，得到一個特定的信號來控制輸送帶的偏差。糾偏裝置收到控制信號后，立即響應，解決糾偏問題。以上過程是皮帶出現偏差時的整體糾偏思路，可以重復以上過程，直到問題完全解決為止。如圖2 所示，是所設計皮帶糾偏裝置的控制思路。

圖2 皮帶糾偏裝置的控制思路

2.2 皮帶糾偏流程的分析

如圖3 所示，這是所設計的糾偏裝置的程序流程圖。整個系統開啟后，系統內的所有設備都應初始化。在保證整個裝置正常運行的情況下，啟動垂直滾動檢測裝置，對帶式輸送機的皮帶進行實時偏差檢測。如果垂直滾動檢測裝置在運行過程中沒有發現異常，系統將不會對此作出響應，檢測裝置將繼續監測皮帶。如果檢測裝置發現皮帶跑偏，糾偏裝置會立即發出預警，并配合PLC 控制器進行控制，以便及時處理皮帶跑偏。由圖3 可知，整個糾偏系統在運行過程中是一個閉環循環的狀態，一旦裝置開啟，輸送帶的跑偏現象就會得到及時地處理，直至問題得到解決。

圖3 糾偏裝置的程序控制流程示意圖

3 皮帶跑偏立輥檢測及糾偏裝置

3.1 皮帶跑偏裝置

在此次設計中，其立輥檢測裝置的具體運行原理如下：當需要對立輥展開檢測工作時，要在其兩端都布置一個皮帶，從而使得二者間達到一種緊密纏繞的氛圍。隨著帶式輸送機的運行，皮帶倘若出現了一定程度的跑偏，那么皮帶將會觸及到立輥裝置，使該裝置受力進而出現旋轉。由此，可以得到一個對應關系，即皮帶偏離中心的量和垂直輥旋轉的量之間存在特定的關系。其中，通過角度傳感器可以獲得垂直輥子的旋轉，從而間接了解皮帶偏差的大小。如圖4 所示，是垂直滾筒檢測裝置的結構組成圖。

圖4 立輥檢測裝置的結構組成圖

上文提及的角度傳感器，其主要的工作機理是在立輥裝置下側放置一個電位器，該結構可以很好的促進立輥的轉動，從而使得內部的滑動變阻器能夠出現明顯的位移，改變數值的大小。通過這一原理，可以實現立輥裝置偏移量大小向電阻值變化大小的轉變，也是就說，只要能夠精準的測出滑動變阻器電阻值的改變量，就可以實時掌握立輥裝置的偏移量。

3.2 皮帶糾偏裝置

本文設計的帶式輸送機皮帶糾偏裝置，可以在設備運行的過程中及時檢測并發現皮帶跑偏的問題，同時將所采集的信息數據完整的傳遞到PLC 控制器中進一步處理，PLC 控制器又會把處理好之后的控制信號實時輸入到糾偏裝置中，進而實現輸送帶的糾偏。如圖5 所示，為設計的糾偏裝置的結構組成。

圖5 糾偏裝置的結構組成

從圖5 中可以發現，大體的結構可主要分為3 個部分，即驅動電機、蝸輪蝸桿以及調心托輥裝置。其中，驅動電機主要提供動力來使得蝸輪蝸桿能夠更好的工作，而調心托輥裝置的中心軸可以與蝸輪蝸桿之前形成很好的良性連接，經由蝸桿的運行能夠帶動蝸輪一起進行轉動，最終達到整個設備組的運轉，從而達到皮帶糾偏的效果。PLC 控制器則會根據控制信號下達控制命令于電機上，從而改變電機的轉速來對皮帶進行調節。

4 實際應用效果分析

為了進一步驗證該裝置的可靠性，我們將其應用到了山西某礦井下的運輸生產工作中。對該工作面的運輸巷以及回風巷等部位布置的輸送機安裝了本文設計的皮帶糾偏裝置，在經過一段時間的檢測后，其結果表明，糾偏裝置在實際的生產中具有較好的可靠性，針對皮帶跑偏現象能夠達到良好的糾偏效果。在井下的運輸過程中，帶式輸送機的皮帶跑偏現象頻頻出現，經過一系列分析后發現導致這一結果的原因都是皮帶的受力載荷不均勻，在使用糾偏裝置后，該現象得到了明顯的改善，可以實現對皮帶的實時控制調整，確保其始終處于中央位置運行。該裝置的成功實踐使得帶式輸送機的工作效率得到了很大程度的提高，保障了井下安全正常生產的同時，又為煤礦企業增長了經濟收益。

5 結語

帶式輸送機作為井下的重要運輸生產設備，其工作效率的高低直接關乎企業的經濟收益。而在其運行過程中，由于種種原因難免會出現皮帶跑偏的現象，本文基于這一現狀，設計了一種皮帶糾偏裝置，并對其結構組成以及工作原理進行了詳細的闡述。最后，為了驗證其在實際生產中的可行性，又將其投入到了實際生產中來檢驗其應用效果。結果表明，本文研制的帶式輸送機皮帶糾偏系統可以很好的控制皮帶的運行，防止了跑偏現象的發生，增加了生產效率的同時，又為企業帶來了直接經濟收益，有一定的應用價值。