刮板输送机链条张力测控系统设计1.doc

精品论文刮板输送机链条张力测控系统设计1刘克铭，徐广明 辽宁工程技术大学机械工程学院，辽宁阜新（123000） e-mail：摘要：本文探讨了刮板输送机链条张力的分布和主要关键点的张力的计算方法，由此得出 了链条张力的控制点原理；在此基础上设计了刮板输送机链条张力运行控制系统，并分析了其自动调节系统的结构及工作原理。对于刮板输送机来说，在运行过程中，其链条张力会随负载的变化、输送机驱动方式的不同、运行时间的推移而变化，这个变化会对生产造成一定 的不安全因素，从而影响生长的正常运行。所设计的系统可检测链条张力的变化，实现链条张力自动的控制，使其随着链条张力的变化而动作，从而保证输送机正常、稳定的运行。设 计出的输送机的链条张力测控系统，为刮板输送机得以正常工作提供了可靠的保障。关键词：刮板输送机；张力；伸缩0. 引言刮板链为一弹性体，运行时因受到拉力，会产生弹性伸长，这个伸长量会使刮板链在驱 动链轮分离点处松弛，甚至发生堆积而导致断链、卡链或断齿等事故的发生。为了防止这种 现象发生，在初安装刮板链或运转一段时间后，要给其一初张力，使之产生一预加的弹性伸 长。初张力（输送机静止时，封闭链条内的张力）的形成，是靠拉紧装置。虽说目前使用的 液压缸紧链器、液压马达紧链器和盘闸紧链器等均能准确地反映出拉紧力的大小，但对于某 一特定的刮板输送机，究竞需要多大的拉紧力才满足要求，需要进行专门的计算1。为了保证刮板输送机能够正常的工作,必须使刮板输送机的链条张力保证在一定的范围 之内,即使是在不同的负载工作条件下2。因此我们结合井下工作面实际状况以及刮板输送机 自身的特点,设计了刮板输送机链条张力自动调节系统,它主要包括两部分构成,一是链条张 力的实时检测系统,对输送机链条的张力进行实时检测与分析计算，二是根据工作中链条的 张力变化情况，来调节输送机尾部，使链条的张力变化在控制的范围内，从而保证刮板输送 机的正常工作。图 1 是刮板输送机链条张力自动控制系统图。- 1 -链 条应力传张 力感 器电 源单 片数据存机储 器尾部液压 控制系统串行口张 力 输 出数 值分 析 处 理图 1 链条张力自动控制系统图fig.1 schematic diagram of the tension automatic control system1. 链条张力分析刮板链条是个弹性体，在牵引力的作用下可产生弹性伸长，刮板链子在额定负载下的张 力分布如图2所示，图中虚线表示刮板输送机的链条预张力，按等高线的高度均匀分布在链 条上；图中实线表示刮板输送机运行中的链条张力分布3。对于综采工作面，链条的微元伸长量与其张力、微元长度、链条弹性模量 e、刮板链的1本课题得到辽宁工程技术大学机械工程学院青年教师科研人选培养计划 辽宁工程技术大学青年基金资助 项目（07-79）的资助。横截面积 a 等诸量之间的关系服从虎克定律。输送机在额定负载下工作，链条总弹性伸长量 l 可以用下式表达4：12 l- 4 - l =iea 0s ( x ) dx其中：i 刮板链条数； s ( x) 链条在点 x 处的张力值(mpa) ；a刮板链的横截 面积(mm2)；l 刮板输送机的铺设长度(m)。图 2 刮板输送机的预张力图fig.2 schematic diagram of the scraper conveyors preload有此可见，在额定负载下，链条有了一个伸长量 l ，为了消除此量对刮板输送机链条 的影响，必须给链条加一个预紧力f使链条在预紧力下产生的伸长量与额定负载下的链条伸 长量相抵消。2. 链条张力检测系统由于本链条张力检测系统是采集刮板输送机运行过程当中的链条张力变化情况，因此整 个数据采集系统要随着链条的运转而随之运转，这就要求将其固定在链条上并随之运转。因 此，我们设计一种特殊的装置，把它固定在链条上，传感器及其数据采集系统内置在装置内 部，进行实时的数据采集5。图 3 是链条张力检测系统装置示意图。图 3 链条张力检测系统示意图fig.3 schematic diagram of the tension testing system由装配图可以看出，此传感器系统主要分为两大部分，一是张力采集部分，二是数据转 换及存储部分。为了保持整个系统的密封性，在链条与传感器封盖间加有密封圈，同样在内 部电路板与外界的接口通道内也加有密封圈。封闭电路板的盖也与刮板密封垫相连，所有这 些都是为了保证电路板及传感器受到严格的密封，以防止煤粉进入，保证系统的正常运行。 在此传感器系统中，应变片粘贴在链条上，此时粘贴应变片的链条部分直径小于原圆环链的直径，这是为了使链条的应变更大，以利于数据的测量，提高数据检测的精度。把应变片接入电桥电路，为了达到应变片温度补偿的目的，在四个桥臂上采用四个相同的应变片。在此 电桥电路中，桥路接成单臂，这是因为链条主要承受拉力变形。此时桥路输出的微弱电信号 与链条的张力变化存在着一定的线形关系，但这时还不能就此保存数据，这是因为此时信号 非常微弱，里面存在着很大的干扰成分，另外电量是模拟信号，无法进行直接的存储。因此， 我们把微弱的电信号经导线传入电路板，经过放大电路后，微弱电信号得到放大，而后传入 单片机内部的模数转换器，进行采样保持，转换后所得的数据存入数据存储器。这样我们就 把链条的张力变化情况通过一定的转换，将其数据进行存储，并进行分析处理。3. 刮板输送机尾部自动调节系统图4是刮板输送机链条张力尾部自动控制系统示意图67。输送机运输方向数据采集、存储系统液压控制系统回电池高压电数据传输微型计算机图4 输送机尾部自动控制系统示意图fig.4 schematic diagram of the automatic control system由链条张力检测系统测得的张力数值经过分析后输入微计算机，与标准的链条张力数值 进行比较，然后通过液压系统调节刮板输送机的尾部的伸缩，来达到调节链条张力的目的。由于液压系统的工作液体可以用管道很方便地输送到任何位置，允许液压执行元件与液 压泵保持相当远的距离，并且可以根据设备要求与环境的可能随意安装，不受限制；惯性小， 反映速度快；各运动零部件都在油液中工作，具有良好的润滑条件，同时又容易实现过载自 动保护，因此有利于提高系统的可靠性和元件的工作寿命。所以本系统采用液压系统来调节 尾部的伸缩。图5为液压系统工作原理图。图 5 液压系统原理图fig.5 schematic of the hydraulic system本液压系统属于开式系统，结构简单，能很好地调节刮板输送机的尾部的伸缩。两个液压缸 6 并联，液压泵排出高压油，被 4 三位四通电磁阀控制同时进入两个液压缸中，液压缸 的回液同时回油箱 1。4. 结语本论文中分析了刮板输送机的张力计算及刮板输送机运行中的链条张力分布。同时，设 计了刮板输送机链条张力检测系统及其自动控制调节系统，实现了刮板输送机链条张力的实 时检测和控制，从而保证了刮板输送机的正常工作。本文是刮板输送机链条张力测控系统的首期研究，对于刮板输送机检测系统的继续完善 和改进，这其中涉及传感器理论、电子技术、通信技术和计算机科学等多个领域的知识，有 待于我们更深入的研究和结合。参考文献1 王莉英等著，刮板输送机预张力对输送机性能的影响j，山西煤炭，20022 王玉梅，国内外刮板输送机可伸缩机尾装置述评j，煤矿机械，2001（11）3 石国祥、于汪洋主编，刮板和埋刮板输送机m，北京：机械工业出版社，1991 4 刘克铭，2005 刮板输送机的力学研究：硕士论文， 辽宁：辽宁工程技术大学 5 孙远敬，徐广明,刮板输送机链条张力自动控制系统研究,煤炭工程j，2005(12)6 徐行勋、邓玉凤、董永华，刮板输送机断链故障分析及预防j, 义煤科技，2006(01) 7 叶平，刮板输送机圆环链断链检测方法的研究j，中国矿业大学学报，1997（04）the design of tension measuring and analyzing of chains for scraper conveyorliu keming, xu guangmingcollege of mechanical engineering ,liaoning technical university, liaoning fuxin (123000)abstractthe chain tension of afc changes with the load ,conveyor-driven approach, running time in the course of operation, and the change will produce a certain degree of insecurity caused by factors affecting thegrowth of normal operation.how to detect tension in the chain of changes and design the chain tension automatic control system to make it as the tension in the chain of changes in the action, thusensuring the normal conveyor, stable operation is an important study.this article discusses the scraper conveyor chain tension and the distribution of key points of tension calculation, the resulting tension inthe chain of control point principles. it designsthe scraper conveyor chain tension control system and analyzes its system of automatic adjustment of the structure a