對(duì)刮板機(jī)鏈條張緊力自動(dòng)監(jiān)控技術(shù)研究范文

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摘要：分析了刮板機(jī)鏈條的張緊力，闡述了刮板輸送機(jī)鏈條的預(yù)緊力計(jì)算過(guò)程，介紹了目前常應(yīng)用的微應(yīng)變的監(jiān)控技術(shù)和電流法的監(jiān)控技術(shù)，并且分析了這兩種刮板機(jī)鏈條張緊力自動(dòng)監(jiān)控技術(shù)的原理及優(yōu)缺點(diǎn)，此分析過(guò)程為鏈條張緊的進(jìn)一步優(yōu)化提供了參考，并未鏈條張緊的控制提供了依據(jù)。

關(guān)鍵詞：刮板機(jī)；鏈條張緊力；故障分析；張緊力監(jiān)測(cè)技術(shù)

引言

隨著采煤技術(shù)的不斷發(fā)展，綜采面刮板機(jī)性能也在不斷地提升。在刮板機(jī)運(yùn)輸煤炭的過(guò)程中，因?yàn)槊看芜\(yùn)送煤的重量不一樣，所以鏈條所受的張緊力也在不斷發(fā)生變化，導(dǎo)致刮板機(jī)鏈條的某些地方會(huì)出現(xiàn)或松開(kāi)或張緊的情況，直接影響著刮板機(jī)的正常運(yùn)行，嚴(yán)重時(shí)會(huì)出現(xiàn)鏈條斷裂以及鏈條卡住的現(xiàn)象發(fā)生，致使運(yùn)輸工作不能正常運(yùn)行，降低工作效率。因此，對(duì)刮板機(jī)鏈條張緊力進(jìn)行監(jiān)測(cè)及控制至關(guān)重要。對(duì)刮板機(jī)鏈條張緊力的監(jiān)測(cè)及控制技術(shù)的研究最早出現(xiàn)在國(guó)外，其中最主要的鏈條張緊力監(jiān)測(cè)及控制技術(shù)有：對(duì)電機(jī)實(shí)時(shí)功率和鏈條張緊力關(guān)系的監(jiān)控、機(jī)頭下鏈懸垂量和鏈條張緊力關(guān)系的監(jiān)控，機(jī)尾推移油缸壓力和鏈條張力關(guān)系的監(jiān)控。雖然國(guó)內(nèi)對(duì)鏈條張緊力監(jiān)控技術(shù)的研究比較遲，但是通過(guò)多年堅(jiān)持不懈地探索，研究出多種鏈條張緊力自動(dòng)監(jiān)控技術(shù)。國(guó)內(nèi)監(jiān)控技術(shù)存在兩方面的問(wèn)題，一是難以精準(zhǔn)地測(cè)出刮板機(jī)實(shí)際運(yùn)行時(shí)鏈條張緊力的數(shù)值，所測(cè)值與實(shí)際值偏差較大。二是在控制精確度方面也比較差。就目前國(guó)內(nèi)國(guó)外對(duì)刮板機(jī)鏈條張緊力的研究情況來(lái)說(shuō)，仍然需要根據(jù)不同的工作面環(huán)境對(duì)張緊力的監(jiān)控技術(shù)進(jìn)行不斷研究，有效提高煤礦上運(yùn)輸設(shè)備的工作效率[1]。

1對(duì)刮板機(jī)鏈條張緊力的分析

根據(jù)刮板機(jī)鏈條張緊力的特點(diǎn)，刮板機(jī)上通常使用圓環(huán)鏈和鏈輪嚙合。在運(yùn)輸前對(duì)刮板機(jī)鏈條加一定的預(yù)緊力，用來(lái)防止鏈條受到的沖擊和振動(dòng)。因?yàn)椋绻A(yù)緊力過(guò)大，則會(huì)加大鏈條的摩擦力，從而加快鏈條與鏈輪的磨損，鏈環(huán)截距變小，導(dǎo)致其壽命減少。如果預(yù)緊力過(guò)小，則會(huì)造成鏈條的堆積，刮板機(jī)不能正常工作。所以，準(zhǔn)確地計(jì)算出預(yù)緊力是十分有必要的。如圖1為刮板機(jī)鏈條的簡(jiǎn)圖，圖中虛線(xiàn)代表鏈條停止運(yùn)行時(shí)的理想張緊力，實(shí)線(xiàn)代表鏈條運(yùn)行時(shí)的實(shí)際張緊力，F(xiàn)S1、FS2分別為額定載荷下機(jī)尾鏈輪鏈條嚙合點(diǎn)、分離點(diǎn)的張緊力，F(xiàn)S3、FS4分別為額定載荷下機(jī)頭鏈輪鏈條嚙合點(diǎn)、分離點(diǎn)的張緊力[2]。刮板機(jī)在工作的過(guò)程中，鏈條上各個(gè)鏈環(huán)間的張緊力成線(xiàn)性關(guān)系，由胡克定律得：式中：FS（x）為鏈條某一點(diǎn)的張緊力；E為鏈條彈性模量；A1為鏈條橫截面積；2L為鏈條長(zhǎng)度。根據(jù)逐點(diǎn)計(jì)對(duì)算法可得：由此可得，刮板機(jī)鏈條在額定載荷下運(yùn)行時(shí)比靜止時(shí)伸長(zhǎng)了ΔL，而ΔL會(huì)直接影響鏈條的張緊力。然后在刮板機(jī)開(kāi)啟前或者是運(yùn)輸一段時(shí)間后通過(guò)緊鏈器給鏈條加上一個(gè)預(yù)緊力FY，用以消除ΔL對(duì)鏈條的影響，從而使得鏈條最小點(diǎn)的張緊力值大于0。在刮板機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，假使對(duì)整個(gè)鏈條加大小不變的預(yù)緊力FY，在FY的作用下，長(zhǎng)為2L的鏈條停機(jī)時(shí)伸長(zhǎng)量為為確保刮板機(jī)正常運(yùn)行，則需要使得ΔL1=ΔL，因此可得：

2刮板機(jī)鏈條張緊力的自動(dòng)監(jiān)測(cè)及控制技術(shù)

2.1通過(guò)微應(yīng)變來(lái)監(jiān)測(cè)及控制鏈條張緊力

此技術(shù)主要是由應(yīng)變片的形變來(lái)測(cè)得鏈條的張緊力。應(yīng)變片安裝于刮板連接處的鏈環(huán)上，并且在刮板中安裝有處理電路、電源和無(wú)線(xiàn)收發(fā)模塊，如圖2所示。制造應(yīng)變片的材料通常采用半導(dǎo)體或者是金屬導(dǎo)體，通過(guò)式（12）可得，當(dāng)給應(yīng)變片施加一定的力時(shí)，其長(zhǎng)度也會(huì)發(fā)生變化[3]。式中：l為應(yīng)變片的長(zhǎng)度；ρ為應(yīng)變片的電阻率；A3為應(yīng)變片的橫截面積。所以，可由應(yīng)變片電阻值的變化來(lái)獲得鏈條所受張緊力的變化。通過(guò)式（13）可得到應(yīng)變片所受的張緊力。式中：E2為應(yīng)變片的彈性模量；R0為應(yīng)變片的電阻值；k0為應(yīng)變片的靈敏系數(shù)；ΔR為電阻變化值。此技術(shù)是在鏈環(huán)上安裝傳感器，用于檢測(cè)鏈條的形變，當(dāng)鏈條出現(xiàn)形變時(shí)即可測(cè)量得到此處的鏈條張緊力值。但是當(dāng)傳感器安裝的位置不對(duì)時(shí)，會(huì)導(dǎo)致傳感器的磨損或直接壞掉，使得所測(cè)出的精準(zhǔn)度不高。

2.2通過(guò)電流法來(lái)監(jiān)測(cè)及控制鏈條張緊力

當(dāng)刮板機(jī)鏈條張緊力出現(xiàn)變化時(shí)，隨之鏈條的結(jié)構(gòu)參數(shù)、剛度以及傳動(dòng)系統(tǒng)的固有頻率都出現(xiàn)不同程度的變化，會(huì)直接影響到扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的頻率及副值。因?yàn)榕まD(zhuǎn)振動(dòng)的傳遞性較強(qiáng)，可由軸系傳遞給驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)一側(cè)，所以，此監(jiān)控技術(shù)的原理是由監(jiān)測(cè)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)定子電流信號(hào)中的故障頻率，以此來(lái)對(duì)鏈條的張緊力進(jìn)行監(jiān)控[4]。此技術(shù)是在電纜線(xiàn)上安裝傳感器，與被測(cè)機(jī)器不直接接觸，能夠保護(hù)住傳感器不受損害。但傳動(dòng)過(guò)程中經(jīng)過(guò)減速器，就會(huì)有其他信號(hào)摻雜進(jìn)去，因此，不能準(zhǔn)確區(qū)分出導(dǎo)致電流變化的具體原因。

3結(jié)語(yǔ)

刮板機(jī)鏈條張緊力監(jiān)控技術(shù)的出現(xiàn)，減少工作人員的勞動(dòng)時(shí)間，提高了出煤效率，為以后刮板機(jī)張緊力監(jiān)控技術(shù)的發(fā)展做了鋪墊，但是還需要進(jìn)一步的進(jìn)行研究。其中通過(guò)對(duì)懸垂量的分析來(lái)監(jiān)測(cè)及控制鏈條張緊力的位置比較單一，監(jiān)測(cè)到的張力僅僅可作為對(duì)其他監(jiān)控技術(shù)的參考；通過(guò)微應(yīng)變來(lái)監(jiān)測(cè)及控制鏈條張緊力時(shí)經(jīng)過(guò)減速器，會(huì)摻雜其他信號(hào)，不能準(zhǔn)確判斷出張緊力。通過(guò)電流法來(lái)監(jiān)測(cè)及控制鏈條張緊力可以直接監(jiān)測(cè)出張緊力，此技術(shù)會(huì)成為以后的發(fā)展趨勢(shì)。

參考文獻(xiàn)

[1]柴金榮，葉磊，范興帥，等.刮板輸送機(jī)中板磨損性能的研究進(jìn)展[J].中國(guó)煤炭，2018（12）：75-77；83.

[2]張建華，關(guān)保生.刮板輸送機(jī)緊鏈器研制與使用[J].煤礦機(jī)械，2018（12）：45-46.

[3]焦宏章.刮板輸送機(jī)啟動(dòng)過(guò)程中鏈輪瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)響應(yīng)分析[J].煤礦機(jī)電，2018（6）：20-22；26.

[4]何張雷.在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在刮板輸送機(jī)故障診斷中的應(yīng)用[J].礦業(yè)裝備，2018（6）：108-109.

作者：暴偉 單位：西山煤電股份有限公司馬蘭礦