對刮板機鏈條張緊力自動監控技術研究范文

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摘要：分析了刮板機鏈條的張緊力，闡述了刮板輸送機鏈條的預緊力計算過程，介紹了目前常應用的微應變的監控技術和電流法的監控技術，并且分析了這兩種刮板機鏈條張緊力自動監控技術的原理及優缺點，此分析過程為鏈條張緊的進一步優化提供了參考，并未鏈條張緊的控制提供了依據。

關鍵詞：刮板機；鏈條張緊力；故障分析；張緊力監測技術

引言

隨著采煤技術的不斷發展，綜采面刮板機性能也在不斷地提升。在刮板機運輸煤炭的過程中，因為每次運送煤的重量不一樣，所以鏈條所受的張緊力也在不斷發生變化，導致刮板機鏈條的某些地方會出現或松開或張緊的情況，直接影響著刮板機的正常運行，嚴重時會出現鏈條斷裂以及鏈條卡住的現象發生，致使運輸工作不能正常運行，降低工作效率。因此，對刮板機鏈條張緊力進行監測及控制至關重要。對刮板機鏈條張緊力的監測及控制技術的研究最早出現在國外，其中最主要的鏈條張緊力監測及控制技術有：對電機實時功率和鏈條張緊力關系的監控、機頭下鏈懸垂量和鏈條張緊力關系的監控，機尾推移油缸壓力和鏈條張力關系的監控。雖然國內對鏈條張緊力監控技術的研究比較遲，但是通過多年堅持不懈地探索，研究出多種鏈條張緊力自動監控技術。國內監控技術存在兩方面的問題，一是難以精準地測出刮板機實際運行時鏈條張緊力的數值，所測值與實際值偏差較大。二是在控制精確度方面也比較差。就目前國內國外對刮板機鏈條張緊力的研究情況來說，仍然需要根據不同的工作面環境對張緊力的監控技術進行不斷研究，有效提高煤礦上運輸設備的工作效率[1]。

1對刮板機鏈條張緊力的分析

根據刮板機鏈條張緊力的特點，刮板機上通常使用圓環鏈和鏈輪嚙合。在運輸前對刮板機鏈條加一定的預緊力，用來防止鏈條受到的沖擊和振動。因為，如果預緊力過大，則會加大鏈條的摩擦力，從而加快鏈條與鏈輪的磨損，鏈環截距變小，導致其壽命減少。如果預緊力過小，則會造成鏈條的堆積，刮板機不能正常工作。所以，準確地計算出預緊力是十分有必要的。如圖1為刮板機鏈條的簡圖，圖中虛線代表鏈條停止運行時的理想張緊力，實線代表鏈條運行時的實際張緊力，FS1、FS2分別為額定載荷下機尾鏈輪鏈條嚙合點、分離點的張緊力，FS3、FS4分別為額定載荷下機頭鏈輪鏈條嚙合點、分離點的張緊力[2]。刮板機在工作的過程中，鏈條上各個鏈環間的張緊力成線性關系，由胡克定律得：式中：FS（x）為鏈條某一點的張緊力；E為鏈條彈性模量；A1為鏈條橫截面積；2L為鏈條長度。根據逐點計對算法可得：由此可得，刮板機鏈條在額定載荷下運行時比靜止時伸長了ΔL，而ΔL會直接影響鏈條的張緊力。然后在刮板機開啟前或者是運輸一段時間后通過緊鏈器給鏈條加上一個預緊力FY，用以消除ΔL對鏈條的影響，從而使得鏈條最小點的張緊力值大于0。在刮板機停止運轉時，假使對整個鏈條加大小不變的預緊力FY，在FY的作用下，長為2L的鏈條停機時伸長量為為確保刮板機正常運行，則需要使得ΔL1=ΔL，因此可得：

2刮板機鏈條張緊力的自動監測及控制技術

2.1通過微應變來監測及控制鏈條張緊力

此技術主要是由應變片的形變來測得鏈條的張緊力。應變片安裝于刮板連接處的鏈環上，并且在刮板中安裝有處理電路、電源和無線收發模塊，如圖2所示。制造應變片的材料通常采用半導體或者是金屬導體，通過式（12）可得，當給應變片施加一定的力時，其長度也會發生變化[3]。式中：l為應變片的長度；ρ為應變片的電阻率；A3為應變片的橫截面積。所以，可由應變片電阻值的變化來獲得鏈條所受張緊力的變化。通過式（13）可得到應變片所受的張緊力。式中：E2為應變片的彈性模量；R0為應變片的電阻值；k0為應變片的靈敏系數；ΔR為電阻變化值。此技術是在鏈環上安裝傳感器，用于檢測鏈條的形變，當鏈條出現形變時即可測量得到此處的鏈條張緊力值。但是當傳感器安裝的位置不對時，會導致傳感器的磨損或直接壞掉，使得所測出的精準度不高。

2.2通過電流法來監測及控制鏈條張緊力

當刮板機鏈條張緊力出現變化時，隨之鏈條的結構參數、剛度以及傳動系統的固有頻率都出現不同程度的變化，會直接影響到扭轉振動的頻率及副值。因為扭轉振動的傳遞性較強，可由軸系傳遞給驅動電動機一側，所以，此監控技術的原理是由監測驅動電動機定子電流信號中的故障頻率，以此來對鏈條的張緊力進行監控[4]。此技術是在電纜線上安裝傳感器，與被測機器不直接接觸，能夠保護住傳感器不受損害。但傳動過程中經過減速器，就會有其他信號摻雜進去，因此，不能準確區分出導致電流變化的具體原因。

3結語

刮板機鏈條張緊力監控技術的出現，減少工作人員的勞動時間，提高了出煤效率，為以后刮板機張緊力監控技術的發展做了鋪墊，但是還需要進一步的進行研究。其中通過對懸垂量的分析來監測及控制鏈條張緊力的位置比較單一，監測到的張力僅僅可作為對其他監控技術的參考；通過微應變來監測及控制鏈條張緊力時經過減速器，會摻雜其他信號，不能準確判斷出張緊力。通過電流法來監測及控制鏈條張緊力可以直接監測出張緊力，此技術會成為以后的發展趨勢。

參考文獻

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

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

[3]焦宏章.刮板輸送機啟動過程中鏈輪瞬態動力學響應分析[J].煤礦機電，2018（6）：20-22；26.

[4]何張雷.在線監測系統在刮板輸送機故障診斷中的應用[J].礦業裝備，2018（6）：108-109.

作者：暴偉 單位：西山煤電股份有限公司馬蘭礦