掘進工作面膠帶機機尾自動調(diào)偏裝置設計分析

潘洪偉

（潞安集團漳村煤礦， 山西 長治 046000）

引言

掘進工作面推進過程中，膠帶機隨著巷道的不斷延伸，膠帶機機架容易出現(xiàn)膠帶跑偏現(xiàn)象，導致撒煤甚至膠帶停機，嚴重影響礦井安全高效生產(chǎn)[1]。機械化掘進過程，要求可伸縮鋼架膠帶機伸縮性良好，同時要求膠帶機機架平正，使膠帶機機架在一條線上前進，此時，機尾的膠帶才不會跑偏；倘如機尾的膠帶跑偏，就非常容易制約巷道的快速掘進。為了保證在使用過程中膠帶能夠自動快速糾偏，本文設計了一種膠帶機尾自動調(diào)偏裝置。

1 膠帶跑偏原因及危害

煤礦井下掘進時，膠帶機隨著巷道的不斷延伸，在生產(chǎn)過程中易在機尾處跑偏，這往往是由于遇到特殊地質(zhì)構(gòu)造的煤礦井，或者是膠帶機的軸線與機架不在同一條直線上，或者存在膠帶機機架兩端高低不平，最終導致膠帶機位出現(xiàn)跑偏的現(xiàn)象。與此同時，當延長膠帶時由于膠帶扣不平整或者膠帶出現(xiàn)老化，從而導致膠帶在機尾位置出現(xiàn)跑偏的現(xiàn)象[2]。膠帶跑偏后，在運輸過程中煤很容易灑落，灑落的煤很容易加劇膠帶跑偏，進一步出現(xiàn)底膠帶回煤，導致灑落的煤越積越多，嚴重時會導致冒煙等事故。當巷道中囤積了大量的煤時，將造成安全隱患。

2 膠帶跑偏常規(guī)調(diào)偏方法

當出現(xiàn)膠帶跑偏時，工人往往采用手動調(diào)偏方式。如圖1 所示，通常膠帶的運行方向由膠帶撐桿1的平行方向表示，而膠帶跑偏的方向是由膠帶托輥2 平行表示。為此形成了兩種調(diào)偏方式：第一種，可以調(diào)高膠帶機架4 或者降低膠帶機架5；第二種，托輥2 或3 在膠帶撐桿6 上順著膠帶運行方向調(diào)偏。經(jīng)過分析可以發(fā)現(xiàn)，此兩種方式都是膠帶發(fā)生跑偏之后才由工人實施糾偏，假如糾偏不及時，那么將引發(fā)材料的浪費[3]。

圖1 手動調(diào)偏示意圖

3 膠帶自動調(diào)偏裝置組成及調(diào)偏原理

基于膠帶跑偏常規(guī)調(diào)偏方法不夠完善，設計了一種膠帶自動調(diào)偏裝置，調(diào)偏部分、跑偏信號采集部分和自動電路部分等組成了膠帶自動調(diào)偏裝置，這樣可以較好地解決膠帶機跑偏問題，經(jīng)過工程實際應用，發(fā)現(xiàn)防跑偏問題得了有效的控制[4]。

3.1 調(diào)偏部分

通常調(diào)偏單元包括兩個單元：托輥調(diào)偏和機架調(diào)偏。通常膠帶調(diào)偏可以采用兩種方式：第一，通過調(diào)整膠帶托輥實現(xiàn)調(diào)偏；第二，通過調(diào)整膠帶機架的高低來實現(xiàn)調(diào)偏。膠帶自動調(diào)偏過程如下所示：首先由膠帶跑偏傳感器收集跑偏信號，接著將數(shù)據(jù)傳輸給PLC 控制裝置，由PLC 發(fā)出指令，進而達到自動糾偏的效果。通常膠帶跑偏可以依據(jù)跑偏的程度進行調(diào)節(jié)，從而可以有效避免人工對膠帶自動調(diào)整，這樣不僅方便，而且可以提高糾偏的精確度。

3.1.1 托輥調(diào)偏方法

如下頁圖2 所示，可以發(fā)現(xiàn)電動伸縮桿7 發(fā)生動作時，可以推動連接銷8 運動，同時在連接銷8 的帶動下推動托輥2 進行往復運動，從而可以有效調(diào)節(jié)膠帶跑偏。

3.1.2 機架調(diào)偏方法

通過分析下頁圖3 可以發(fā)現(xiàn)，當膠帶跑偏時，可以借助液壓千斤頂10 促使膠帶機架1 實現(xiàn)伸縮運動，以此能夠達到糾偏的效果。

圖2 托輥調(diào)偏示意圖

圖3 機架調(diào)偏示意圖

3.2 膠帶自動調(diào)偏信號采集裝置

圖4 為膠帶自動調(diào)偏信號采集裝置，糾偏過程如下：假設膠帶朝著膠帶機架1 位置跑偏，那么相應的膠帶可以推動托輥17 發(fā)生運動，與此同時引起開關19 發(fā)生動作。分析膠帶跑偏問題，可以設置三個糾偏點，因此可借助跑偏程度將參數(shù)傳輸給PLC 控制單元，從而可以推動糾偏裝置發(fā)生合理動作，達到糾偏效果[5]。

3.3 跑偏裝置動作電路

圖5 表示相應的膠帶調(diào)偏電路原理圖。假如膠帶出現(xiàn)跑偏時，那么相應的跑偏膠帶托輥朝著前方運動，如果能夠達到前方第一個采樣點位置時，該位置的行程開關將會關閉，同時將信號傳遞給PLC 控制器，接著第一托輥開始動作，推動電動伸縮桿液壓閥動作，這樣可以對第一托輥起到糾偏的效果。通常第一采樣點存在三種情況：第一，膠帶處于正常的狀態(tài)，可是跑偏托輥依舊處于工作狀態(tài)；第二，膠帶恢復正常，同時跑偏托輥復位，以及跑偏裝置不再工作；第三，膠帶持續(xù)處于跑偏狀態(tài)，同時朝著第二個采樣點運動[6]。當達到第二個采樣點位置時，表明膠帶出現(xiàn)較大跑偏現(xiàn)象，與此同時把數(shù)據(jù)傳輸給PLC控制單元。接著，第二托輥發(fā)生動作，其可以推動電動伸縮桿液壓閥發(fā)生動作，從而可以對第二托輥組糾偏。假如膠帶跑偏程度達到了第三采樣點，表明其跑偏程度比較大，通過傳感器將信號傳遞給PLC 控制器控制托輥開始動作，推動電動伸縮桿液壓閥動作，調(diào)整傾斜角，一直持續(xù)到膠帶達到最大值[7]。

圖4 調(diào)偏信號采集裝置示意圖

圖5 調(diào)偏電路原理示意圖

此類型的膠帶調(diào)偏特點為：能夠及時捕捉到膠帶跑偏信號，及時實現(xiàn)膠帶調(diào)偏動作，膠帶調(diào)偏不需輔助材料，通?？梢越柚簤呵Ы镯攲崿F(xiàn)糾偏[8]。

4 結(jié)論

1）自動糾偏裝置可以借助PLC 以及跑偏信號采集裝置獲得信號，同時將其傳輸給糾偏裝置，發(fā)出糾偏動作。通常糾偏分為初步調(diào)偏、淺調(diào)偏、深度調(diào)偏三個步驟。該裝置不僅反應靈敏，而且可快速調(diào)節(jié)。經(jīng)過測試可以發(fā)現(xiàn)，動作時間僅僅為30 ms，基本在3 s 內(nèi)可以實現(xiàn)膠帶糾偏。

2）該裝置設置有膠帶跑偏采樣裝置，通?？梢砸罁?jù)膠帶的跑偏程度實現(xiàn)實時調(diào)節(jié)，不僅可以起到主動調(diào)偏的作用，而且可以實現(xiàn)及時糾偏的效果。當完成對膠帶的糾偏之后，調(diào)偏裝置可以自發(fā)完成復位，從而可以在下一次糾偏之后完成反復調(diào)節(jié)，以起到優(yōu)化工作效率的作用。