肖志明

[摘 ? ?要]純機械連接以擋輥與皮帶接觸，通過皮帶的偏移傳導(dǎo)力驅(qū)動機械裝置糾具有輸送效率高、能耗低的優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于煤礦、化工、糧食等大宗散料的工業(yè)生產(chǎn)。輸送帶通常由橡膠制成，俗稱“皮帶”。皮帶運行過程中，受力不均使皮帶偏離原位，這種縱向中心線現(xiàn)象稱為偏轉(zhuǎn)。皮帶偏轉(zhuǎn)是純機械連接以擋輥與皮帶接觸，通過皮帶的偏移傳導(dǎo)力驅(qū)動機械裝置糾最常見的問題。為此，將對皮帶偏轉(zhuǎn)的原因及糾正措施進行深入研究。

[關(guān)鍵詞]皮帶機;帶式輸送;跑偏

[中圖分類號]TH222 [文獻標志碼]A [文章編號]2095–6487（2021）08–0–02

[Abstract]The pure mechanical connection uses the stop roller to contact the belt， and the deviation transmission force of the belt drives the mechanical device to correct. It has the advantages of high conveying efficiency and low energy consumption. It is widely used in the industrial production of bulk materials such as coal mines， chemicals， and grain. The purely mechanical connection uses the stop roller to contact the belt， and the conveyor belt used in the correction is usually made of rubber， commonly known as the "belt". During the operation of the belt， the uneven force causes the belt to deviate from its original position. This phenomenon of the longitudinal centerline is called deflection. Belt deflection is a purely mechanical connection with the stop roller contacting the belt， and the most common problem is corrected by driving the mechanical device through the offset transmission force of the belt. For this reason， the cause of belt deflection and corrective measures will be studied in depth.

[Keywords]belt conveyor; belt conveyor; deviation

1 皮帶跑偏原因及糾偏措施

1.1 皮帶跑偏原因分析

純機械連接以擋輥與皮帶接觸，通過皮帶的偏移傳導(dǎo)力驅(qū)動機械裝置糾的基本結(jié)構(gòu)可以簡化為圍繞驅(qū)動輥和惰輥的環(huán)形輸送帶，為提高物料吞吐量，兩輥之間的上下分支由惰輥支撐。如圖1所示，輸送帶繞輥筒運行的牽引力是由于驅(qū)動輥與輸送帶之間的摩擦產(chǎn)生的，驅(qū)動輥通常連接有減速電機或液壓裝置。皮帶與滾筒的接觸面積和工作角度主要由換向滾筒調(diào)節(jié)。根據(jù)安裝位置的不同，純機械連接以擋輥與皮帶接觸，通過皮帶的偏移傳導(dǎo)力驅(qū)動機械裝置糾兩端的換向輥通常稱為頭輥和尾輥。承載物料的皮帶從尾輥分叉出來跑到頭輥。

1.2 皮帶機糾偏措施分析

根據(jù)皮帶在空載、重載情況下受力和跑偏原因分析，以及物料參數(shù)對皮帶跑偏的影響，糾偏措施需要解決的問題應(yīng)包括如下幾點。

（1）皮帶機基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，且各結(jié)構(gòu)中線須保持重合。

（2）物料重心應(yīng)落在皮帶機中線上。

（3）物料含水量較大時也能起到糾偏作用。

本節(jié)中將對相關(guān)糾偏措施的選擇和效果進行分析，其中停機狀態(tài)下對皮帶機結(jié)構(gòu)的調(diào)整統(tǒng)稱為靜態(tài)糾偏措施，運行中根據(jù)皮帶狀態(tài)進行的實時調(diào)整統(tǒng)稱為動態(tài)糾偏措施。

2 跑偏量檢測裝置設(shè)計

2.1 跑偏量檢測裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計

根據(jù)皮帶撓度檢測裝置的設(shè)計要求，經(jīng)過福建三鋼綜合料場及羅源新增產(chǎn)能項目里的燒結(jié)料場，效果好在潮濕環(huán)境和粉塵環(huán)境下能正常完成糾偏工作，且活動靈敏不會生銹卡阻。多次調(diào)試和比較，研制出一種純機械連接以擋輥與皮帶接觸，其已經(jīng)申請了一項國家發(fā)明專利。根據(jù)檢測裝置的安裝位置，可分為正面、背面和一側(cè)，兩側(cè)有4種檢測方式。安裝在一側(cè)時，檢測輥需要調(diào)整到皮帶的中心線，皮帶的位置由一側(cè)的偏移量決定;兩側(cè)安裝時，兩側(cè)檢測信號相互驗證，帶邊位置信息更準確。

輪架的轉(zhuǎn)軸通過軟連接與角度傳感器相連。當滾輪架越過皮帶邊緣時，轉(zhuǎn)向角傳感器軸同時旋轉(zhuǎn)。傳感器編碼旋轉(zhuǎn)角度（偏移計算），控制器根據(jù)編碼進行編碼。根據(jù)設(shè)備值計算旋轉(zhuǎn)角度，并使用公式計算撓度值。傾斜傳感器直接安裝在滾輪架上并隨滾輪架擺動。由于皮帶邊緣的移動，滾輪架產(chǎn)生了一個樞轉(zhuǎn)角。傾斜傳感器連同轉(zhuǎn)向角一起傳送傾斜信號，控制器根據(jù)傾斜信號計算位移角和總和皮帶偏斜。

2.2 跑偏量計算方法及后續(xù)改進

根據(jù)福建三鋼綜合料場及羅源新增產(chǎn)能項目里的燒結(jié)料場，現(xiàn)場安裝尺寸和機械式跑偏量檢測裝置采集到的角度數(shù)據(jù)，可以計算皮帶跑偏量的精確值。如圖2所示，旋轉(zhuǎn)軸心到承載托輥邊緣延長線距離為A，承載托輥邊緣延長線與過旋轉(zhuǎn)軸垂線的交點，到皮帶正常運行時邊緣所在位置的距離為B，檢測托輥旋轉(zhuǎn)角度為a，跑偏量為d，則：

d=B-A×tan（arctanB/A-）

2.2.1 皮帶撓度

在研制的皮帶撓度檢測裝置的基礎(chǔ)上，根據(jù)設(shè)施的實際工況對純機械連接以擋輥與皮帶接觸，通過皮帶的偏移傳導(dǎo)力驅(qū)動機械裝置糾的保護裝置進行了改進，采用信號：檢測輥增加保護限位，采用機械離散信號限位，對應(yīng)位置安全限位，起到雙重保護作用。

2.2.2 驅(qū)動頻率

皮帶偏移變化的頻率是通過對間隙的監(jiān)控和高水分材料的處理來計算的。皮帶偏移量在小范圍內(nèi)波動較大。偏移量越大，振動頻率越低，限制為60 s。皮帶的偏轉(zhuǎn)多在停止位置內(nèi)，安裝驅(qū)動單元后應(yīng)獲得更準確的運動數(shù)據(jù)。因此，移動頻率必須至少每分鐘一次符合變更要求。頻率越高，校正效果越好。

2.2.3 調(diào)整精度

1.8 m寬皮帶機架承載1.6 m寬的皮帶，帶速3.85 m/s情況下，對現(xiàn)場數(shù)據(jù)進行記錄。如1所示，調(diào)偏托輥的驅(qū)動推桿每變化5 mm行程，皮帶運行一周后，記錄皮帶位置變化量。根據(jù)數(shù)據(jù)，皮帶位置變化量約為推桿行程變化量的10倍，若要實現(xiàn)皮帶位置10 mm變化，則推桿行程變化精度需要達到1 mm。

表2為規(guī)格1.8 m寬帶式輸送-機額定物料流量7 500 t/h運行，靜態(tài)和動態(tài)條件下，糾偏托輥機械結(jié)構(gòu)主要參數(shù)測量和評估。

牽引糾偏托輥從靜態(tài)到加速旋轉(zhuǎn)需要的最大力矩：

T=F×i=1 500 N

式中：F為糾偏托輥勻速旋轉(zhuǎn)時所需的最大牽引力，為500 N; i為加速旋轉(zhuǎn)時的加速系數(shù)，取最大值為3。

3 檢測信號的處理

3.1 實時信號的處理

由皮帶撓度檢測信號組成的曲線可以直觀地反映跑帶情況，清晰的皮帶撓度信號曲線可以顯示帶的性能，有助于開發(fā)自動糾偏系統(tǒng)控制軟件。要想達到良好的降噪效果，首先要在電腦上去除上面嘈雜的皮帶偏轉(zhuǎn)檢測信號的噪聲。

目前，通過小波變換去除噪聲的信號處理技術(shù)應(yīng)用最為廣泛。小波去噪的方法主要有模極大值法、相關(guān)法和閡值法，需要根據(jù)噪聲特點和應(yīng)用環(huán)境進行選擇。

3.2 控制邏輯設(shè)計

通過預(yù)測皮帶的偏轉(zhuǎn)趨勢并檢測皮帶的當前位置，提前調(diào)整皮帶并相應(yīng)地校正滯后。因此，可以盡可能地控制帶運動的位置。皮帶運動趨勢的預(yù)測基于對最近一段時間皮帶運動路徑的分析。通過計算磁帶軌跡的線性度，確定磁帶離開有限區(qū)域的時間和校正裝置。

4 結(jié)論

針對純機械連接以擋輥與皮帶接觸，通過皮帶的偏移傳導(dǎo)力驅(qū)動機械裝置糾皮帶跑偏問題，在統(tǒng)計分析了大量現(xiàn)場數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，研究了皮帶跑偏的影響因素，設(shè)計了機械式跑偏量檢測裝置，開發(fā)了全自動糾偏系統(tǒng)，并已經(jīng)在福建三鋼綜合料場及羅源新增產(chǎn)能項目里的燒結(jié)料場使用，在潮濕環(huán)境和粉塵環(huán)境下能正常完成糾偏工作且活動靈敏不會生銹卡阻。自2017年8月試車運行以來，兩臺堆取料機懸臂皮帶機在作業(yè)中基本不再需要人為調(diào)偏，生產(chǎn)效率得到提升，減少了非必要的物料損失和人力物力資源的浪費，效果非常明顯。該產(chǎn)品在河南安鋼、新疆八鋼、廣東韶鋼、攀枝花攀鋼、六盤水水鋼等各大鋼廠均有使用。

參考文獻

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