矿用跑偏开关设计与分析

天地（常州）自动化股份有限公司　王　洁　娄建华

矿用跑偏开关设计与分析

天地（常州）自动化股份有限公司王洁娄建华

跑偏开关在带式输送中起到很重要的作用，广泛用于冶金、煤炭、水泥建材、采矿、电力等行业。本文主要研究矿用跑偏开关，综合分析研究，最终设计出一款适用于煤矿的万向触发二级跑偏开关。

皮带；跑偏开关；万向触发；两级跑偏

1　引言

跑偏开关是用于检测带式输送机输送带跑偏量的产品，对于输送带在出现跑偏的情况下起到自动报警和停机的一种安全保护装置。跑偏开关有两级角度，一般常用的是：一级角度为：10、12、20，二级角度为：30、35、45。当输送带运行中出现跑偏时，输送带触碰开关立辊并使立辊偏转，当立辊偏转角度达到1级开关角度时，开关发出报警信号。当输送带跑偏严重，达到2级开关角度时，开关发出停机信号，实现输送带跑偏故障自动停机。当跑偏故障排除后，胶带机正常运转时，开关立辊可自动复位，回到初始状态。

两级跑偏开关用于常规皮带输送机：地下、索道支撑皮带输送机：轮船装卸系统；堆垛/取料输送机；倾斜和梭式输送机；起重机、挖掘机，起重臂限位：裙边给料机/输送机：重型极限开关检测胶带的跑偏量，是实现胶带机控制的自动报警和停机的保护装置。广泛用于冶金、煤炭、水泥建材、采矿、电力、港埠、冶金、化工等领域的各种带式输送设备。

2　跑偏开关现状

跑偏开关有普通型的、接线腔型、地址编码的。

1）普通型的就是以上所说两级跑偏开关；

2）接线腔型跑偏开关是在普通型跑偏开关的基础上自带一个防水接线腔，现场控制电缆可直接接入接线腔，杜绝电缆接头受潮、虚连造成的故障。

3）地址编码型跑偏开关是在普通跑偏开关的基础上融合了XLline现场总线技术，实现了地址编码功能。适用于较长带式输送机作为远程监测现场设备的运行情况，解决了工人寻找故障点所带来的不便。

本文研究的矿用跑偏开关大致可分为两大类，第一类实现单向触发，万向保护；第二类实现万向触发，万向保护。

用于煤矿井下工作面皮带系统的跑偏控制，根据现场实际应用情况，产品可以满足两级跑偏、实现万向运动和触发、防护等级：IP65。

3　方案设计

3.1摆杆

摆杆有两种设计方法：

第一种：实心杆和弹簧链接实现万向结构，不能转动；

第二种：实心杆可以灵活的转动，当皮带摩擦到杆时起保护作用。

3.2动作设计原理

一共有以下几种设计方案：

第一种：结构如图1所示。

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图1

工作原理：触杆摆动的角位移转换为主轴的直线位移，根据直线位移大小实现两级触发。

第二种：结构如图2所示。

图2

工作原理：根据干簧管工作原理设计，摆杆动作时，带动圆盘转动，强磁和干簧管存在相对位移，实现开关闭合，根据干簧管安装位置，实现二级触发。

第三种：结构如图3所示。

图3

工作原理：触杆受皮带的推力向左或右摆动， 使圆周齿轮旋转运动转化成齿条的直线运动， 齿条左右运动时上面的凸点触发行程开关，跑偏开关的输出状态发生变化，系统可根据其变化情况判定皮带跑偏的程度， 进而对皮带运输机进行预警或停止控制。

第四种：结构如图4所示。

图4

3.3开关触发原理

采用常开触点开关，动作原理采用图5所示，利用台阶轴移动触发开关，实现两级动作。

图5

3.4动作传递

达到万向触发，需要采用球副运动实现，具体如图6所示结构，要达到万向触发，对球头材质和加工质量有很高的要求，球面和套筒要有很高的配合度才能实现。

图6

4　最终设计方案

根据触发原理以及本文研究要达到的最终目标，触杆采用实心杆和弹簧链接实现万向结构；图1所示的触发结构，图5所示的开关原理，图6所示的球面副结构设计，设计结构图如图7所示。该结构实现了万向触发和动作，当皮带在任何一个方向撞击或者跑偏时，开关可以发出报警和急停两种信号，从而达到对皮带的保护。

图7

5　结论

本文设计出的新款煤矿跑偏开关，可以实现皮带两级跑偏报警和急停，还可以解决皮带在任何方向上对开关的撞击，增加开关使用寿命。开关防护等级可以达到IP67级，有效保护皮带跑偏。

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王洁（1987—），女，陕西韩城人，助理工程师，硕士研究生，主要研究防爆外壳设计工作。