《钢丝绳芯胶带输送机故障监测的装置的设计》由会员分享，可在线阅读，更多相关《钢丝绳芯胶带输送机故障监测的装置的设计（37页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、 毕业设计摘 要矿用钢绳芯胶带输送机纵向撕裂问题一直是煤矿安全急待解决而又未能真正很好解决的难题。本设计针对胶带撕裂故障绝大多数发生在落料口附近，通过在落料口处装设撕带检测装置，用于胶带纵撕故障的实时监测与保护。胶带纵向撕裂故障通常是由于煤料中掺杂着具有锋利刃口的大块煤矸石、钢钎、角铁等异物，随煤料落下并卡住，从而划伤并刺穿胶带导致纵向撕裂，因而伴随着纵向撕裂的发生，胶带将会承受一个除以重量以外较大的附加压力，并持续一段时间。基于以上的故障机理及工况条件分析，本文设计了一种在落料口处的缓冲托辊中安装压力传感器的方法去感受皮带所受的力的变化，当压力值及其持续时间超过一定的值时，就会产生报警或控制
2、动作。本论文基于以上原理，设计的一种用于钢丝绳芯胶带输送机故障监测的装置，包括传感器的选择、设计、安装以及变送电路的设计，还有计算机实时监测与诊断系统、硬件及软件的总体设计。关键词：胶带输送机 ；皮带 ；托辊 ；检测器 ；传感器1 绪论1.1钢绳芯胶带运输机的简介1.1.1胶带运输机的工作原理、适用条件、优缺点及类型胶带运输机，又叫皮带运输机。胶带运输机是以胶带兼作牵引机构和承载机构的一种连续动作运输设备，它在矿井地面和井下运输中得到广泛的应用。 图1-1 胶带输送机工作原理图1-胶带 2-主动滚筒 3-机尾换向滚筒 4-托辊 5-拉紧装置如图1-1所示：胶带1绕经主动滚筒2和机尾换向滚筒3形
3、成一个无级的环行带。上下两股胶带都支撑在托辊4上。拉紧装置5给胶带以正常运转所需的张紧力。当主动滚筒在电动机驱动下旋转时，借助于主动滚筒与胶带之间的摩擦力而带动胶带及胶带上的货载一同连续运载，装到胶带上的货载运到端部后，由于胶带的转向而卸载，这就是胶带输送机的工作原理。上段胶带运送货载，胶带的这一部分称为工作段或重段，下股不装运货载称为回空段。胶带的工作段一般采用槽型托辊支撑，使其成为槽型承载断面，因为同样宽的胶带槽型承载面比平行的要大很多，而且货载不宜洒落，回空段不装运货载，故用平型托辊支撑。托辊内装有轴承，转动灵活，运行阻力较小。胶带输送机可用于水平及倾斜运输，通常情况下，沿倾斜向上运输原
4、煤时，倾角不能大于18，向下运输时，倾角不大于15，运送附着性、粘接性大的物料时，倾角要大些。胶带输送机的优点是运输能力大而工作阻力小，耗电量小，约为刮板输送机耗电量的1/31/5固在运输过程中，货载与胶带一起移动，故磨损小，货载的破碎性小。由于结构简单，既节省设备又节省人力，故广泛应用于我国国民经济的许多工业部门。国内外的生产实践证明，胶带输送机无论在运输能力方面，还是在经济指标方面，都是一种较先进的运输设备。投资高，又不适用于运送有棱角的货载。随着煤炭科学技术的发展，虽然在国内的胶带输送机转弯运行的研究有所进展，但总的来说，胶带输送机对弯曲巷道的适应性比较差。随着机械化和综合化采煤工作面的
5、不断提高，胶带输送机已逐渐成为煤矿生产中的一种主要运输设备。胶带输送机类型很多，适应范围和特征各不相同。在煤矿中常用的胶带机类型：普通型胶带输送机、绳架吊挂式胶带输送机、可伸缩胶带输送机、强力胶带输送机、钢丝绳牵引胶带输送机、大型气垫胶带输送机。1.1.2强力胶带输送机简介强力胶带输送机是指钢绳芯胶带输送机。随着我国煤炭工业的迅速发展，矿井运输日益增大，在大型矿井主要水平及倾斜巷道，采用大运量、长距离的胶带运输机极为有利。但因普通型胶带输送机胶带强度有限，故在有些矿井，为了满足长距离运输的要求，采用10多台普通型胶带输送机串联使用，组成一条长距离胶带输送线。由于使用设备台数多，转载次数多，导致
6、设备成本高，致使运输机运输不合理，为此就有了创造运输能力大、运距长、实现长距离无转载运输的新型运输机的要求，钢绳芯胶带输送机就是为适应这种需要而设计的一种强力胶带输送机。它与普通型胶带输送机不同之处是用钢绳芯胶带取代了普通胶带。钢绳芯胶带是用一组平行放置的高强度钢丝绳作为带芯。（如图12所示）。钢丝绳一般由长根直径相等的钢丝顺绕制成，中间的钢丝较粗，以便为橡胶透进钢绳。芯胶的材料可稍次于面胶，但必须具备与钢丝有较好的浸透性和粘合性。钢丝绳的排列采用左绕和右绕相间，以保证胶带的平整。1.1.3钢绳芯带与普通胶带相比，具有下列主要优点：1）抗拉强度高，可满足大运量、长距离的需要。国产钢绳芯带的带芯
7、强度d可达40000N/cm。联邦德国生产的钢绳芯带的强度已达80000N/cm。计算表明，在水平运输条件下，当带宽为800mm，生产率为1800t/n,带速为3m/s时，采用不同胶带允许的单机长度比较如下：钢绳芯胶带 15500m尼带胶带 9500m维尼纶胶带 3800m棉织物芯胶带 600m2）弹性伸长和残余伸长小，张紧装置的行程可以大大减少。钢绳芯带的伸长量约为普通型胶带的1/10左右。由于所需的张紧行程短，对于合理布置及选择张紧装置极为有利。此外，由于钢绳芯带的纵向弹性模量大，张力传播速度快，不会出现“浪涌”现象，起动和制动比较容易控制。3）成槽性好。由于钢绳芯胶带只有一层芯体与托辊贴
8、合紧密，可以形成较大的槽角。目前国内外钢绳芯胶带输送机的槽角多数用到30，有的达35以上，这样不仅可以增大运输量，也可以防止胶带跑偏。4）动态性能好，使用寿命长。由于采用钢丝绳绕成的钢丝绳做带芯，故耐弯曲疲劳和耐冲击性能好，胶带的寿命一般可达10年左右，使输送机的运输成本相应降低。5）输送机的滚筒直径相应较小。由于带芯较薄，在相同的条件下允许采用比普通胶带小的多的滚筒直径。由于钢绳芯带具有以上优点，钢绳芯带一出现即在国内外得到了普遍的推广和使用，并已成为胶带输送机的主要发展方向之一。1.2本论文的主要研究内容及意义输送带是输送机的重要组成部分，其成本占整机的45之多。近年来，输送机纵向撕裂事故
9、时有发生，价值数十万元（甚至数百万元）的输送机因纵向撕裂在几分钟内就会全部毁坏，造成很多的经济损失，但至今我国仍没有一种较理想的纵向撕裂的检测手段或装置应用于实践。一部分用户虽装有从国外引进的或国产的防撕裂装置，但使用效果都不好。有的在故障发生时并未发现，有的在未出现故障时发生了动作信号。为了防患于未然，防止输送带撕裂后事故继续扩大，本设计中主要采用安装在托辊中的压力传感器将输送带上的压力值转换成电信号。当超过危险值时，就会使得控制箱动作。1.3 钢绳芯胶带的纵向撕裂监测保护的国内外研究概括目前，输送带的防撕裂保护装置有发生撕裂后输送带外部变化的检测和内部状态变化的两类检测方式。1.3.1外部
10、检测系统1）棒型装置每组缓冲托辊之间紧贴输送带下面，若刺穿输送带，物料使棒偏斜，触发限位开关或压力传感器，指令输送机停车。2）弦线式装置该装置由细钢丝或尼龙线作为探头，将其安置在缓冲托辊之间穿过小孔与槽型带下表面贴合，线的一端装一个弹簧限位开关。当线断裂或拉力增大都会启动开关。3） 条形板压力开关该装置是将数块条形板安装在一起构成槽型带的外廓形式，并安装在输送带的下表面缓冲托辊之间，任何刺穿输送带的物体都会使正对着该物体的条形板动作，从而触发开关。1.3.2机械电气联合防撕裂装置若有大块物料或异物落在输送带上，使输送带和小皮带破裂，异物（物料）便带动小皮带运动，通过杠杆使胶带输送机停止运动。电
11、气方面在小皮带上分布着导线，当异物刺破输送带时，使小皮带的导线刺破切断，控制装置切断输送机的电源使整机停止运动。输送机外表面突起的检测保护装置的动作均取决于检测装置与输送带和刺穿物接触发生作用，这样必然要求保护装置的安装应较接近于输送带，而胶带输送机的运行波动又有发生误动作的可能，相距较远会造成动作不灵敏。1.3.3输送带发生撕裂引起的外部性态变化的检测1）浮点支架检测装置日本横滨橡胶有限公司研制出了浮动支架检测装置，该装置由数组安装在一个框架上的缓冲托辊组成，整个框架悬挂在垂直的板簧上，在框架的前端顶上一个压力传感器以检测框架所受的水平作用力是否大于正常运行下的水平力，当水平阻力增大时可通过
12、控制使输送机停车以保护输送带。2）物料泄漏检测器这种装置是基于如下假设而设置的。当输送带被撕裂时，输送带上的物料通过裂口泄漏出来。检测器就是利用输送带撕裂后泄漏出来的物料，触发保护开关指令输送机停车，图13所示的结构是当物料泄漏后进入容器中使保护装置起作用。3）带宽监测器当某一截面的带宽变小时说明输送带可能撕裂，保护装置动作，为使边缘损坏的输送带段能通过宽度监测器而不误停车，监测器中应装有可调的时间继电器。带宽监测器有超声波检测系统和分托辊架式检测器，该装置尚处于研制试验阶段。1.3.4内部检测系统内部检测系统是通过输送带撕裂后，输送带内部物理量的检测，通过信号的撕裂前后的差异来检测出撕裂。1
13、)振动检测装置该检测装置的震动器是一个偏心圆盘，它布置在承载拖辊之间输送带的边缘处，在输送带的另一边设置振动接收器，它以自由回转的棍子与输送带接触，当胶带输送机运转时，偏心圆盘使输送带产生横向强迫振动，振动接收器受输送带发生纵向撕裂时，振动接收器不受振动作用，输出的信号相应减弱，从而使胶带输送机停车。2)超声波检测系统采用超声波探伤的方式在输送带的一侧安放一个超声波发射触头，在输送带的另一端安放接收触头，当输送带没撕裂时，接收触头为某一信号，当输送带撕裂后，接收触头接收另一种信号，通过对比器再通过驱动电路去切断主电流。3)金属线圈系统其最简单的形式是线圈粘贴进输送带的底层，当线圈经过与其不接触
14、的电磁波发射时，线圈中将感应出电流，如果线圈断电，则输送机停运。导磁橡胶检测系统由嵌入覆盖橡胶层的磁化橡胶带组成，磁化橡胶的南北极指向北极指向沿输送带纵向，磁化橡胶带与接收线圈之间安一个强导磁带，这样就构成一个闭合的磁短路环，如果出现输送带撕裂，导磁橡胶与输送带分开，输送带外面就会出现磁场，磁接收装置收到磁信号便会停止运行。4)无触点电子监测器日本采用的输送带防撕裂无触点监测器在输送带内隔50100m布置两个可绕曲的导线框，并在装料点之后的输送带下面设接收、发射天线各一根，当输送带发生纵向撕裂时，导线框和天线之间感应形成的电路被切断，由此输送机停车，这种装置工作频率为300400千周。5)BS
15、E-12型输送带纵向撕裂保护装置这种装置使被监测的钢丝绳芯输送带必须预先埋入监视导线，导线相距为30-60m,1m宽带配一根监视导线,1.2m以上的带宽配有两根监视导线,监视导线形成闭合回路。在装载点前后监视处各安装一个BSE-12型发射机和接收机,在输送带运行过程中,输送带上某一监视导线经过发射机S1时,如输送带未被撕裂,输送带上的导线未断,则接收机E1将通过导线接收发射机S1的信号,输送带继续前进,该导线经过危险点的发射机S2时,如果输送带仍然完好,则E2收到S2的信号,这两个信号先后送入控制装置,证明输送带无撕裂.如输送带在危险点已被撕裂,该监视导线已被拉断,则E2接收不到S2发射的信号,这时控制装置只有前一个信号输出,证明输送带已发生撕裂,于是控制继电器动作,切断整机电源,输送机停止运转。前面介绍了各种外部检测输送带防撕裂装置.作为外部检测装置虽然在一定程序上起到了防撕裂作用,但还不能从根本上保护输送带,其原因在于输送带的撕裂会产生外部态性的变化,但并不是一次撕裂各种形态都出现,所以单纯用某种形式的保护装置是无法确保输送带不被撕裂,这就要求保护装置应能综合各种因素的特点进行检测。另一方面输送带撕裂后其外部性态的变化是很微小的,而无论是输送带还是整机的安装、制造和运行都不能是十分精确的，因而就必须造成检测装置或误动
