带式输送机跑偏原因分析及纠偏装置的设计

张 斌

（山西焦煤西山煤电屯兰矿安监处， 山西 古交 030200）

0 引言

在带式输送机运行的过程中，皮带跑偏现象是常常会出现的故障。这种现象会带来许多不良的后果，比如胶带断裂、物料倾洒、磨损输送带的边缘，甚至会造成滚筒以及托辊等部件局部应力地增大，从而降低设备的使用寿命，延误企业的生产进度[1]。为此，对带式输送机跑偏现象进行有效遏制就显得十分重要。本文通过对带式输送机跑偏原因进行分析后，设计出了一种带式输送机的皮带纠偏装置，在设计工作完成后又将其应用到了实际生产中来观察其使用效果。

1 皮带跑偏受力特征及原因分析

1.1 皮带跑偏受力特征

随着带式输送机的运行，皮带是紧靠着输送机滚筒以及托辊来工作的。由此可以发现，这三种结构都是相互依存、协同运行的，保持一个较好的平行关系才能确保整体设备的正常作业[2]。如图1-1 所示，为皮带运行正常的情况下，皮带表面会有一个相等的拉力维持其始终处于设备的中央。然而在实际工况中，皮带会由于种种原因的影响致使其出现跑偏的情况，不但会使得皮带的位置出现偏移，而且还改变了皮带的受力状况，如图1-2 所示。由此可见，当皮带出现跑偏状况时，跑偏的一侧往往拉应力较大。

图1 皮带受力情况示意图

1.2 皮带跑偏原因分析

考虑到井下作业环境的特殊性，再加上带式输送机自身的结构也比较复杂，诱发输送带跑偏的原因也就比较多。通过以往经验以及企业信息反馈，将带式输送机皮带的跑偏原因归结出了以下几点：

1）皮带在制造时，本身的质量就不平均，就导致其在运行时受力不均而跑偏。

2）装载物料时，皮带的负载不均匀，导致皮带跑偏。例如，在搬运材料时，如果整体中心位于左侧，皮带将位于右侧。

3）带式输送机滚筒中心轴与皮带中心线不垂直，导致皮带跑偏。

4）托辊结构在转动时如果出现异常，对应的皮带摩擦力大小也相应改变，进而造成了跑偏问题的出现。

2 皮带跑偏检测与纠偏整体思路及过程

2.1 整体思路

对其纠偏设备进行总体设计时，一般可将该设备划分为三部分，即皮带跑偏测量设备、皮带纠偏设备和信号处理系统[3]。其中，有关纠偏装置的设计可以对皮带跑偏问题进行及时发现，而通过立辊装置则可以即时掌握皮带的运动工况，并通过将所采集来的信息数据加以放大的形式转换，然后再将其传送到PLC控制器中进行数据分析处理。而PLC 控制器的主要工作机理则是将所输入的信息和系统的原有信息加以对比，如若发现异常，将这两个数据进行差值，得到一个特定的信号来控制输送带的偏差。纠偏装置收到控制信号后，立即响应，解决纠偏问题。以上过程是皮带出现偏差时的整体纠偏思路，可以重复以上过程，直到问题完全解决为止。如图2 所示，是所设计皮带纠偏装置的控制思路。

图2 皮带纠偏装置的控制思路

2.2 皮带纠偏流程的分析

如图3 所示，这是所设计的纠偏装置的程序流程图。整个系统开启后，系统内的所有设备都应初始化。在保证整个装置正常运行的情况下，启动垂直滚动检测装置，对带式输送机的皮带进行实时偏差检测。如果垂直滚动检测装置在运行过程中没有发现异常，系统将不会对此作出响应，检测装置将继续监测皮带。如果检测装置发现皮带跑偏，纠偏装置会立即发出预警，并配合PLC 控制器进行控制，以便及时处理皮带跑偏。由图3 可知，整个纠偏系统在运行过程中是一个闭环循环的状态，一旦装置开启，输送带的跑偏现象就会得到及时地处理，直至问题得到解决。

图3 纠偏装置的程序控制流程示意图

3 皮带跑偏立辊检测及纠偏装置

3.1 皮带跑偏装置

在此次设计中，其立辊检测装置的具体运行原理如下：当需要对立辊展开检测工作时，要在其两端都布置一个皮带，从而使得二者间达到一种紧密缠绕的氛围。随着带式输送机的运行，皮带倘若出现了一定程度的跑偏，那么皮带将会触及到立辊装置，使该装置受力进而出现旋转。由此，可以得到一个对应关系，即皮带偏离中心的量和垂直辊旋转的量之间存在特定的关系。其中，通过角度传感器可以获得垂直辊子的旋转，从而间接了解皮带偏差的大小。如图4 所示，是垂直滚筒检测装置的结构组成图。

图4 立辊检测装置的结构组成图

上文提及的角度传感器，其主要的工作机理是在立辊装置下侧放置一个电位器，该结构可以很好的促进立辊的转动，从而使得内部的滑动变阻器能够出现明显的位移，改变数值的大小。通过这一原理，可以实现立辊装置偏移量大小向电阻值变化大小的转变，也是就说，只要能够精准的测出滑动变阻器电阻值的改变量，就可以实时掌握立辊装置的偏移量。

3.2 皮带纠偏装置

本文设计的带式输送机皮带纠偏装置，可以在设备运行的过程中及时检测并发现皮带跑偏的问题，同时将所采集的信息数据完整的传递到PLC 控制器中进一步处理，PLC 控制器又会把处理好之后的控制信号实时输入到纠偏装置中，进而实现输送带的纠偏。如图5 所示，为设计的纠偏装置的结构组成。

图5 纠偏装置的结构组成

从图5 中可以发现，大体的结构可主要分为3 个部分，即驱动电机、蜗轮蜗杆以及调心托辊装置。其中，驱动电机主要提供动力来使得蜗轮蜗杆能够更好的工作，而调心托辊装置的中心轴可以与蜗轮蜗杆之前形成很好的良性连接，经由蜗杆的运行能够带动蜗轮一起进行转动，最终达到整个设备组的运转，从而达到皮带纠偏的效果。PLC 控制器则会根据控制信号下达控制命令于电机上，从而改变电机的转速来对皮带进行调节。

4 实际应用效果分析

为了进一步验证该装置的可靠性，我们将其应用到了山西某矿井下的运输生产工作中。对该工作面的运输巷以及回风巷等部位布置的输送机安装了本文设计的皮带纠偏装置，在经过一段时间的检测后，其结果表明，纠偏装置在实际的生产中具有较好的可靠性，针对皮带跑偏现象能够达到良好的纠偏效果。在井下的运输过程中，带式输送机的皮带跑偏现象频频出现，经过一系列分析后发现导致这一结果的原因都是皮带的受力载荷不均匀，在使用纠偏装置后，该现象得到了明显的改善，可以实现对皮带的实时控制调整，确保其始终处于中央位置运行。该装置的成功实践使得带式输送机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产的同时，又为煤矿企业增长了经济收益。

5 结语

带式输送机作为井下的重要运输生产设备，其工作效率的高低直接关乎企业的经济收益。而在其运行过程中，由于种种原因难免会出现皮带跑偏的现象，本文基于这一现状，设计了一种皮带纠偏装置，并对其结构组成以及工作原理进行了详细的阐述。最后，为了验证其在实际生产中的可行性，又将其投入到了实际生产中来检验其应用效果。结果表明，本文研制的带式输送机皮带纠偏系统可以很好的控制皮带的运行，防止了跑偏现象的发生，增加了生产效率的同时，又为企业带来了直接经济收益，有一定的应用价值。