输送带气动纠偏装置的研究与应用.pdf

2 0 1 0 年第 6 期 中州煤炭 总第 1 7 4 期 输送带气动纠偏装置的研究与应用 李保 民 河 南 煤业 化 工 集 团 永煤 公 司城 郊 煤矿 ， 河 南 永城4 7 6 6 0 0 摘要 总结 了带式输送机运转过程中输送带跑偏 的原 因， 并进行 了力学分析 ， 设计 了输送带气 动纠偏 装置。 该装置使用 后， 减少 了因输送带跑偏而造成的各种危害和事故， 保障 了矿井煤流 系统的安全运转。 关键词 输送带； 气动纠偏装置 ； 带 式输送机； 跑偏 中图分类号 T D 6 3 4 ． 】 文献标识码 B 文章编号 - l 0 0 3 0 5 0 6 f 2 0 1 0 0 6 0 0 2 8 0 2 目前 ， 带式 输送 机 已成 为煤 矿 井下 煤 流系 统 中 重要 的运输设 备 ， 输送带 既是承 载机构 ， 又是 牵 引机 构 ， 工作 情况较 为复杂 ， 经常会发 生输送带 跑偏 的现 象 。输送 带跑偏是 指带式输 送机运 转过程 中输 送带 中心线偏离 输送机 中心线 的现象 。输 送带 的跑 偏会 造成 输送带 的边缘磨 损 ， 降低 输送带 的使用寿命 ； 会 使托 辊 、 滚筒 受力不 均 ， 导 致轴 承 过早 损 坏 ， 增 加 企 业 的生产成本 ； 会造成 煤炭外撒 ， 增加工 人的劳 动强 度 ， 影 响运输 巷 的卫 生 ； 会 使 输 送 机 的 停 机 次 数增 加 ， 降低输 送机 的工作效率 ； 严重 的跑偏还会 造成输 送带拉 伤 、 划 伤 、 纵 向撕 裂 等 事 故 。如 何 有效 解 决输送带 的跑偏 问题是煤矿 企业 的一 大难题 。 1 输送带跑偏原 因分析及 纠偏措施 带式输 送 机运 转过 程 中 ， 造 成输 送 带跑 偏 的原 因主要有 ①滚筒或托辊两端直径大小不一， 产 生锥度 ； ②各 部滚筒不平 行 ， 造成 输送带 两侧松 紧不 一； ③滚筒轴中心线与机身中心线不垂直 ； ④滚筒中 心不在机 身 中心线 上 ； ⑤ 滚筒 或 托辊 表 面有 煤 泥或 其他附着物 ； ⑥输送带接头不正或输送带老化变质 造成两侧偏斜； ⑦机 身不正； ⑧托辊安装不正； ⑨落 煤 点位置不 正 。 输送 带跑 偏 的实 质是输 送 带两 侧受 力 不均 ， 选 择滚筒 或托辊 对输送带 刚开始起 作用 的极 限点作 为 受力点进 行力学 分析 ， 并 研究对应 的纠偏措 施 。 1 ． 1 主动 滚筒处 1 力学 分 析 。主 动滚 筒 为 主动 件 ， 输 送 带 为 收 稿 日期 2 0 1 0 0 32 6 作者简介 李保 民 1 9 6 8 一 ， 男， 河南郑州人 ， 助理 lT程 师， 1 9 9 1年 毕业于徐州煤炭工业学校 ， 现任永煤集团城郊煤矿机电二队队长， 从 事大型机电设备的安装 、 调试 、 运转及维护管理1 作。 28 从 动件 ， 力 学分 析如图 1 所示 。 图 1 主动 滚 筒 的 力 学 分析 输送带靠与主动滚筒 间的摩擦力 带动。摩 擦力 可 分解 为 和 r ， 其 中 T T s i n a， T y Tc o s 。 用于带动输送带做侧向运动， 从而造成输送 带 的跑 偏 ； T 用于 带 动输 送带 做 正 向运 动 ， 为输送 带运行 的源 动力 ； 为 滚 筒轴 中心线 法 线 与输 送带 运行 方向的 夹角 。 2 纠偏方 法 。将 滚筒 左端 向输 送 带运 行方 向 调整一 定距离 ， 减小 滚 筒轴 中心线 法线 与 输送 带运 行方 向的夹角 ， 削弱促 使输送 带跑偏 的力 的作 用 ， 当滚筒 轴 中心线法线 与输送带 中心线 重合时 ， 即 19 ／ 0时 ， T 0， 从 而达到 纠偏 的 目的 。 1 ． 2托辊 和从动滚 筒处 1 力学分析。输送带为主动件， 托辊和从动 滚筒均 为从 动件 ， 力学 分析如 图 2所示 。 输送 带给托 辊 和从 动滚 筒 的摩 擦 力 为 F， 与输 送 带 运行 方 向一 致 。F 可 分 解 为 F 和 F 。F Fs i n ， F yFC O S d。 2 0 1 0年第 6期 李 保 民 输 送带 气动 纠偏 装置 的研 究与应 用 总第 1 7 4期 其 中 ， F 促使 托 辊 和 从 动 滚 筒 沿轴 向窜 动 ； F 驱动 托辊 和从 动滚 筒 绕 轴 转 动 ； 为 托 辊 和从 动 滚 筒轴 中心线 法线 与输 送带 运行 方 向的夹 角 。 由于托 辊 和从 动 滚筒 两端 均 被 固定 固牢 ， 不 会 发生 窜动 ， 根据 作用力 与 反作用 力 的原理 ， 托 辊和 从 动滚 筒将 给输送 带一 个沿 托辊 和从 动滚 筒 向左 的反 作用 力 ， 以及与 托辊 和从 动滚 筒转 动 方 向相 反 的 反作 用力 ， 且 T 一F 一F s i n ， T y 一F y 一 Fc o s O L o 其 中， 促使输送带沿托辊和从动滚筒向左侧 偏 移 ， 从 而 造 成 输送 带 跑 偏 ； T 沿 托 辊 和 从 动滚 筒 轴 中心线法 线方 向 ， 阻碍输 送带 的运 行 。 图 2从 动 件 的 力 学 分 析 2 纠偏 方法 。将 托 辊 和从 动滚 筒 左 端 向输 送 带 运行 方 向调整一 定 距 离 ， 减 小 托 辊 和从 动滚 筒 轴 中心线 法线 与输 送 带运 行方 向 的夹 角 ， 削 弱 促 使 输 送 带跑 偏 的力 的作 用 ， 当托 辊 和 从 动 滚 筒 轴 中心线 法线 与输送 带 中心 线重 合 时 ， 即 0时 ， 0 ， 从 而达 到纠偏 的 目的 。 上 述 2种 情况 的 力学 分 析结 果 与输 送 带 “ 偏 后 不 偏前 ” 的跑 偏规 律一 致 。 2输送带气动 纠偏装置原理及使 用 2 ． 1纠偏 原 理 由跑 偏 的力学 分析 结果 可知 ， 当输 送带 跑偏 时 ， 可 以通 过调 整托辊 或从 动滚 筒 与输送带 运 行方 向 的 夹 角 ， 产 生纠 偏力 ， 达 到纠正 输送 带跑偏 的 目的。 2 ． 2 纠偏方 式 输 送 带 纠 偏 方 式 分 为被 动 式 纠 偏 与 主 动 式 纠 偏 。被 动式 纠偏 只能 对 输 送 带 的跑 偏 起 抑 制 作 用 ， 对 长距离 运输 的带 式 输 送机 应 用 效 果 不 明显 ； 主 动 式纠偏 可通 过纠偏 装 置产 生足 够大 的纠偏 力来 纠 正 输送带 的跑 偏 ， 纠 偏 效 果好 、 可靠 性 高 ， 正 日益 得 到 广泛 应用 。 主动 式 纠偏 的执行 装 置 有 电磁 式 、 液压 式 和气 动 式 3种 。 由于气 动系统 结构 简单 、 易 于控 制 ， 且 煤 矿井 下压 气资 源丰 富 ， 因此 采用 气动 式 纠偏 。 2 ． 3 气 动 纠偏装 置简 介 1 纠偏装 置 动作机 构如 图 3所示 。 o i i o I 微调气缸 跑偏传感器P 2 微 调 气 缸 双 纠 偏 滚 筒 跑 偏 传 感 器 P 2 图 3纠偏装置动作机构 纠偏装 置 动 作 机 构 由 2个 2 0 0 mm 1 4 0 0 m m 的胶 面滚筒 、 2个 微 调 气 缸 、 2个 跑 偏 传 感 器 、 2 个 1 2 7 V电磁 阀 、 固定 架 、 转轴 等 部 分组 成 。2个 滚 筒 固定 在 固定架 上 组 成 双滚 筒 纠 偏机 构 ， 可在 抑 平 输 送 带 的同 时 ， 增 大 输 送 带 与 两 滚 筒 间 的摩 擦 力 。 1 微调气 缸 和 2 微 调 气缸 安 装 于 固定 架 两 侧 ， 分 别 由 电磁 阀 K 、 K 控制 。P 。 、 P 为 行 程开 关 式跑 偏 传 感 器 ， 安装 在输送 带左 右两 侧 ， 起 检测 输送带 跑偏 的 作 用 ， 分别 为 电磁 阀 K 、 K 提 供 开关 量 信 号 。输 送 带跑偏 时 ， 动作 机构 在控制 系统 的控制 下发 生旋 转 ， 产生 纠偏力 ， 以纠正输 送带 的跑 偏 。 2 纠 偏 装 置 控 制 系统 。 如 图 4所 示 ， 控 制 系 统 均采 用城 郊煤 矿现用 的带 式输 送机 电控 系统 。 K T C 10 1- Z [ 圭 丝 厂 _] 皇 l 图 4 纠 偏 装 置控 制 系统 K T C 1 0 1 ． Z型主控 制器 下转 第 3 2页 2 9 2 0 1 0 年第6 期 中州煤炭 总第 1 7 4 期 P U B L I C v o i d A p p C o l d S t a r t ； ／ ／ 初始化节点 J Z A v S t a r t N e t w o r k ； ／ ／ 启动网络 v UART p r i n t l n i t ； ／ ／ 启动 B O S ， 初始化协调器节点 串口 P RI VAT E v o i d v T o g g l e L e d ； ／ ／ 对 系 统 时钟 进 行 初 始 化 b B o s C r e a t e T i m e r ； ／ ／ 获取闪动频率 P U B L I C v o i d J Z A v A p p D e 矗 n e T a s k s ； ／ ／ 注册任务加入 网络 P UB L I C v o i d J Z A v Af Kv p Re s p o n s e ； ／ ／ 获 取 KVP数 据 帧 PUBL I C bo o l t J Z A b A f K v p O b j e c t ； ／ ／ x 其 他节 点发来 的 K V P数据帧进行初始化处理 P R I VA T E u i n t 8 Do My Ev e n t ； ／ ／ 处 理 L QI 值 PUBLI C v o i d s e t s e ndc o u n t ； ／ ／ 对传输次数计数进行设置 P UBL I C v o i d g e t s e n d c o u n t ； ／ ／ 对 返 回传输 次 数进 行 计数 路 由 R o u t e r 节 点 的 A P I 函数说 明 P UB L I C v o i d A p p C o l d S t a r t ； ／ ／ 节 点 的 初始 化 J Z S S t a r t S t a c k ／ ／ 加 人 C o o r d i n a t o r网络 J Z S u i n t _ 3 2 S y s t e m ／ ／ 协议栈的初始化 P U B L I C v o i d J Z A ～ S t a e k E v e n t ； ／ ／ 将下层节点加入 网络 P R I VA T E v o i d S e n d D a t a T 0 C o o r d i n a t o r ； ／ ／向 C o o r d i n a t o r发 送数据 P UBLI C v o i d s e t s e n dc o u n t ； ／ ／ 对传输次数计数进行设 置 PUBLI C v o i d g e t s e n dc o u n t ； ／ ／ 对返 回传输次数进行计数 P UBLI C b o o l t J Z AA ／ MS GOb j e c t ； ／ ／ 对E n d d e v i c e和 R o u t e r 节点之间 发送 的数据 帧初 始化 、 处理 并重 置全 局变 量 ， 同时 可 读 取 L QI 值 终端 E n d d e v i c e 节 点 的 A P I函数 说 明 重 复 的略 P R I VAT E v o i d v S e n d D a t a t 0 R0 u t e r； ／ ／ E n d d e v i c e节 点 向 R o u t e r 节点发送数据 J Z A v z d p R e s p o n s e ； ／ ／ 完成 E n d d e v i c e 节 点与相应 R o u t e r 节点的绑定 4 结 语 目前， 国内外 已有的井下监控与人员定位系统 不能及时提供井下人员的动态分布情况及作业情况 等信 息 ， 一 旦 出现 事故 ， 很 难进 行 营救工 作 。因此 ， 了解井下 工作人 员的动态信 息对 于解 决灾后 的救援 显得 非常 重要 。针 对 该 问题设 计 的基 于 Z i g B e e的 矿井 无线定 位系 统 ， 技术 先进 ， 功 能完 备 ， 具有 很 高 的实 际应用 价值 。 参考 文献 [ 1 ] 马力． 基于 Z i g B e e技术的矿井安全生产监测 网络的研究[ D] ． 北 京 北 京 交通 大 学 ， 2 0 0 8 ． ． [ 2 ] Z H E N G J ， L E E M J ． Wi l l I E E E 8 0 2 ． 1 5 ． 4 m a k e u b i q u i t o u s／ le t w n r - k i n g a r e a l i t y A d i s c u s s i o n o n a p o te n t i a l l o w p o we r ， l o w b i t r a t e s t a n d a r d [ J ] ． I E E E C o mm u n i c a t i o n Ma g a z i n e ， 2 0 0 4 6 1 1 0 - 1 1 6 ． [ 3 ] 俞海． 基于 Z i g B e e 技术的矿井人员定位 系统研究与设计 [ D] ． 合肥 合 IE I． 业大学， 2 0 0 7 ． [ 4 ] 谢晓佳， 程丽君 ， 王勇． 基于 Z i g B e e网络平台的井下人员跟踪 定位系统 [ J ] ． 煤炭学报 ， 2 0 0 7 ， 3 2 8 8 8 4 - 8 8 8 ． [ 5 ] J N 5 1 3 X D a t a s h e e t [ O L ] ． h t t p ／ ／ w w w ． j e n n i c ． c o rn． [ 6 ] S u g a n o M， K a w a z o e T， O h t a Y e t a 1 ． I n d o o r l o c a l i z a t i o n s y s t e m U s i n g R S S I me a s u r e me n t o f wi r e l e s s s e n s o r n e t ． w o r k b a s e d o n Z i g Be e s t a n d a r d ． I AS T ED I n t e r n a t i o n a l C o n f e f e n c e ． Ba n ff． 2 0 0 6． [ 7 ] J e n n i c C o r p o r a t i o n L t d ． J N R M- 2 0 1 4 一 Z i g B e e A p p D e v A P I f O L J ． h t t p ／ ／ w w w ． j e n n i c ． c o m ／ ． 责任编辑 刘欢欢 I ●l ◆{ ●h ◆●◆◆●◆i l 4 t -●●●i●I ●’◆◆I●i i◆●◆● ●●●◆●◆“O-●●◆ 上接 第 2 9页 起 核心 控 制 作用 ， K J S 1 O 1型本 安 输 人 输 出模 块 为 扩 展 模 块 ， 起 转 接 信 号 的作 用 ， K D G 一 1 2 7 ／ 3 - 4远程 控制 箱 起 放 大信 号 作 用 ， 驱 动 电 磁 阀动作 。 ， 3 输送带气动纠偏装置的工作过程 当输送 带 向左 跑偏触及 跑偏传 感器 P 时 ， 跑偏 传感 器 P 闭合 ， 开 关量 信 号经 K J S I O 1型 本安 输 入 输出传输至 K T C I O I Z型 主控制器， 主控制器经信 号处理后， 发出控制信号经 K J S 1 0 1 型本安输入输出 传输 至 K D G 一 1 2 7 ／ 3 -4 远 程 控 制 箱 ， 驱 动 电 磁 阀 K 打开 ， 使 1 微 调 气 缸 动 作 ， 推 动 纠偏 装 置 动 作 机构 向右转动 ， 产生沿滚筒 向右的纠偏力使输送带向右 侧 移动 。当输送带脱 离跑偏传 感器 P 后 ， 开关 量信 号 中断 ， 电磁 阀 K 关 闭 ， 1 微调气缸 停止 动作 ， 从 而 达 到纠正输送 带跑偏 的 目的 ， 反之 亦然 。 3 2 4 结 语 输送 带气 动纠偏装 置可实 时动态 纠正输 送带运 行 中的跑偏， 有效防止输送带因跑偏而造成 的输送 带磨损 、 撤煤、 划伤、 纵向撕裂等 ， 可降低职工劳动强 度 ， 提高矿 井 自动化 水平 ， 保 障煤流 系统安全 运转 。 参考 文献 [ 1 ] 刘持 平 ， 卢 世坤． 输 送带 跑偏 原 因、 对策 和纠 偏技术 的发 展 [ J ] ． 煤矿机械 ， 2 0 0 9 ， 3 0 3 7 - 9 ． [ 2 ] 郭全顺． 带式 输送机 的跑偏及 纠偏 [ J ] ． 机械管 理开发 ， 2 0 0 7 4 9 5 ． [ 3 ] 李丽萍 ， 徐巧敏． 带式输送机调偏方法及机理分析[ J ] ． 煤矿机 械 ， 2 0 0 5 8 1 2 6 1 2 8 ． [ 4 ] 陈金兵 ， 林家乐 ， 赵彤 ， 等． 气动技术在扁 平输送 带纠偏装置 中 的应用 [ J ] ． 机床与液压 ， 2 0 0 3 3 1 7 9 ． 1 8 0 ． 责任编辑 刘欢欢