膠帶運(yùn)輸機(jī)縮帶一體化控制裝置研究

王艷琴

(1.山西大同煤炭職業(yè)技術(shù)學(xué)院，山西 大同 037003;2.山西太原理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，山西 太原 030024)

隨著煤礦機(jī)電一體化水平的不斷提高，煤礦井下帶式輸送機(jī)使用越來(lái)越廣泛，在帶式輸送機(jī)的使用過(guò)程中經(jīng)常出現(xiàn)卷帶、收帶，影響生產(chǎn)和安全。目前，煤礦井下綜采工作面在正常的生產(chǎn)過(guò)程中，每天的進(jìn)度約為10米左右，隨著工作面的推進(jìn)，順槽帶式輸送機(jī)也需要隨著推進(jìn)的長(zhǎng)度逐步縮短。檢修班在日常的維護(hù)與檢修過(guò)程中由于涉及到帶式輸送機(jī)膠帶的收放，因此經(jīng)常需要多數(shù)人員一起工作。由于目前現(xiàn)用的帶式輸送機(jī)其卷帶機(jī)的卷帶長(zhǎng)度約為50米左右，因此綜采工作面的正常卷帶間隔時(shí)間約為4-5天。即卷帶機(jī)的收放存在以下幾方面的不足：(1)作業(yè)程序多、作業(yè)次數(shù)較頻繁;(2)重復(fù)多次作業(yè)，給安全生產(chǎn)造成很多不安全隱患;(3)機(jī)械化程度較低，與現(xiàn)代化的采煤工藝不相適應(yīng)。

綜上所述，根據(jù)順槽帶式輸送機(jī)縮帶現(xiàn)狀，應(yīng)對(duì)順槽帶式輸送機(jī)縮帶一體化控制裝置進(jìn)行研究，實(shí)現(xiàn)縮帶操作環(huán)節(jié)的簡(jiǎn)化，將前述人員手動(dòng)操作程序改為自動(dòng)控制機(jī)械化作業(yè)裝置。

一 現(xiàn)有卷帶狀況

1.傳統(tǒng)的人工收帶方法

傳統(tǒng)的收帶方法是靠絞車(chē)將儲(chǔ)帶倉(cāng)中的膠帶拉出，靠人工將膠帶卷起，這項(xiàng)工作不僅費(fèi)時(shí)、費(fèi)力，而且影響到人身的安全，人工收帶對(duì)皮帶的損壞較大，縮短了膠帶的復(fù)用壽命。正當(dāng)?shù)氖諑н^(guò)程需要6-8人一個(gè)班的時(shí)間才能完成。

2.摩擦驅(qū)動(dòng)卷帶裝置

該卷帶裝置由前夾帶器，后夾帶器，前上改向滾筒(可調(diào)偏)，前下改向滾筒(可調(diào)偏)，包膠驅(qū)動(dòng)滾筒，卷帶芯軸，電機(jī)傳動(dòng)裝置，頂帶裝置，卸帶小車(chē)，小車(chē)固定軌道，小車(chē)活動(dòng)軌道，卷帶裝置框架，芯軸導(dǎo)向架及上托輥組等部分組成。

3.電動(dòng)卷帶裝置

電動(dòng)卷帶裝置主要由卷帶電機(jī)、卷帶滾筒、手動(dòng)夾帶裝置等組成，如圖1-2所示，操作時(shí)先將張緊松繩，人工將皮帶拉出，割帶后卷帶，卷好的皮帶卷需要人工利用倒鏈將其拉出，該過(guò)程費(fèi)時(shí)費(fèi)力，參與人員多，卷帶時(shí)間長(zhǎng)，影響工作效率。

二 主要研究?jī)?nèi)容

通過(guò)對(duì)順槽膠帶運(yùn)輸機(jī)縮帶各工序及各工序銜接的各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)進(jìn)行分析研究，制定了順槽帶式輸送機(jī)縮帶一體化控制裝置的技術(shù)研究方案。其主要研究?jī)?nèi)容有：自動(dòng)張緊裝置啟、停過(guò)程及正常運(yùn)行過(guò)程中張緊力變化分析;自動(dòng)卷帶裝置研究;縮帶一體化控制系統(tǒng)研究;集張緊、卷帶和釘扣一體的液壓系統(tǒng)的研究;自動(dòng)張緊系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)試驗(yàn)、縮帶一體化控制系統(tǒng)順序動(dòng)。

三 液壓卷帶裝置研究

順槽帶式輸送機(jī)卷帶裝置一般安裝在可伸縮帶式輸送機(jī)機(jī)頭前部或張緊裝置后面。該裝置適合在煤礦井下空間狹小條件下使用。其卷帶的快慢影響著整個(gè)工作面的推進(jìn)，從而影響出煤的產(chǎn)量。

由于液壓系統(tǒng)具有優(yōu)異的防爆性能，反應(yīng)速度快，部件設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，重量輕，體積小，運(yùn)動(dòng)慣性優(yōu)秀的特點(diǎn)，成為煤礦井下設(shè)備設(shè)計(jì)時(shí)的常用選擇。順槽帶式輸送機(jī)縮帶一體化控制裝置同樣也需要選用液壓系統(tǒng)，給予液壓缸動(dòng)力，來(lái)完成該系統(tǒng)的卷帶功能與張緊功能。

四 縮帶一體化自動(dòng)控制設(shè)計(jì)與操作

在液壓系統(tǒng)和電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)好之后，自動(dòng)化與動(dòng)作步驟相結(jié)合之后，實(shí)際操作如下：

1.在確認(rèn)用電安全之后，啟動(dòng)電控柜，將就地按鈕箱上的紅色手柄扭至手動(dòng)檔。按下就地按鈕箱上的卷帶電機(jī)啟動(dòng)按鈕與張緊電機(jī)啟動(dòng)按鈕，利用液壓泵站上的中夾緊手柄與推移油缸手柄組合使用，將皮帶接頭停留至卷帶機(jī)架內(nèi)。

2.移動(dòng)液壓站上的后夾緊手柄使后夾緊裝置夾緊皮帶，長(zhǎng)按就地按鈕箱上的皮帶松弛按鈕，先將皮帶松弛至一定程度后放開(kāi)松帶按鈕，移動(dòng)液壓泵站上的推移油缸手柄，待油缸到位后，啟動(dòng)泵站上的中夾緊手柄，待夾緊皮帶以后再次移動(dòng)推移油缸手柄，往復(fù)幾次配合使用使皮帶搭落在卷帶機(jī)機(jī)架內(nèi)停留在機(jī)架內(nèi)，最后使推移油缸退回，并按下卷帶電機(jī)停止按鈕與張緊電機(jī)停止按鈕，將紅色手柄移至初始狀態(tài)。

3.用切割機(jī)切開(kāi)皮帶，并將靠近儲(chǔ)帶倉(cāng)一端皮帶夾入卷筒中，用螺栓固定。

4.將就地按鈕箱上的紅色手柄移至自動(dòng)，長(zhǎng)按自動(dòng)啟動(dòng)按鈕3秒以上，卷帶電機(jī)與張緊電機(jī)同時(shí)啟動(dòng)，同時(shí)卷帶機(jī)開(kāi)始卷帶，絞車(chē)主動(dòng)反轉(zhuǎn)，兩者自動(dòng)配合進(jìn)行卷帶。直至卷帶工作完成，按下自動(dòng)停止的按鈕(在自動(dòng)卷帶的過(guò)程中可以按下就地按鈕箱上的舉升油缸上升與舉升油缸下降的按鈕進(jìn)行對(duì)舉升梁位置的控制)。

5.再次按下就地按鈕箱上的卷帶電機(jī)啟動(dòng)按鈕，按動(dòng)液壓泵站上的前夾緊手柄，使前夾緊落下夾緊皮帶，待到位后，利用切割機(jī)切開(kāi)皮帶。之后緩慢移動(dòng)液壓泵站上的旋出油缸手柄，使卷帶搖臂旋轉(zhuǎn)90°，把成卷皮帶送出。

6.利用液壓釘扣機(jī)進(jìn)行釘扣穿軟軸。

7.按下就地按鈕箱上的卷帶電機(jī)啟動(dòng)按鈕與張緊電機(jī)啟動(dòng)按鈕，移動(dòng)液壓泵站上的前夾緊與后夾緊按鈕，松開(kāi)此兩個(gè)裝置，之后按下就地按鈕箱上的皮帶張緊按鈕，使皮帶張緊至正常工作狀態(tài)。完畢后按下就地按鈕箱上的卷帶電機(jī)停止按鈕與張緊電機(jī)停止按鈕。關(guān)閉電控柜電源，至此，卷帶工作完成。

五 膠帶運(yùn)輸機(jī)縮帶一體化控制裝置應(yīng)用效果

根據(jù)古書(shū)院煤礦順槽膠帶輸送機(jī)的實(shí)際條件，研制出的順槽膠帶輸送機(jī)縮帶一體化控制裝置，2011年10月用在152307綜采工作面的順槽膠帶機(jī)頭大架處，順槽膠帶輸送機(jī)縮帶一體化控制裝置采用PLC作為控制系統(tǒng)。

該系統(tǒng)機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單、思想新穎，半小時(shí)就可將100米皮帶收卷完畢，適用于井下各種運(yùn)輸皮帶寬度，能大幅提高設(shè)備的運(yùn)輸效率以及安全性，節(jié)省了大量時(shí)間和人力物力，即提高了設(shè)備的有效利用率，又對(duì)于提高生產(chǎn)率有重要的經(jīng)濟(jì)意義，對(duì)于煤礦具有重大的安全效益和社會(huì)效益。

［1］宋偉剛.煤礦用帶式輸送機(jī)的現(xiàn)狀與發(fā)展［J］.煤炭工程，2009