礦用跑偏開關(guān)設(shè)計(jì)與分析

天地（常州）自動(dòng)化股份有限公司　王　潔　婁建華

礦用跑偏開關(guān)設(shè)計(jì)與分析

天地（常州）自動(dòng)化股份有限公司王潔婁建華

跑偏開關(guān)在帶式輸送中起到很重要的作用，廣泛用于冶金、煤炭、水泥建材、采礦、電力等行業(yè)。本文主要研究礦用跑偏開關(guān)，綜合分析研究，最終設(shè)計(jì)出一款適用于煤礦的萬(wàn)向觸發(fā)二級(jí)跑偏開關(guān)。

皮帶；跑偏開關(guān)；萬(wàn)向觸發(fā)；兩級(jí)跑偏

1　引言

跑偏開關(guān)是用于檢測(cè)帶式輸送機(jī)輸送帶跑偏量的產(chǎn)品，對(duì)于輸送帶在出現(xiàn)跑偏的情況下起到自動(dòng)報(bào)警和停機(jī)的一種安全保護(hù)裝置。跑偏開關(guān)有兩級(jí)角度，一般常用的是：一級(jí)角度為：10、12、20，二級(jí)角度為：30、35、45。當(dāng)輸送帶運(yùn)行中出現(xiàn)跑偏時(shí)，輸送帶觸碰開關(guān)立輥并使立輥偏轉(zhuǎn)，當(dāng)立輥偏轉(zhuǎn)角度達(dá)到1級(jí)開關(guān)角度時(shí)，開關(guān)發(fā)出報(bào)警信號(hào)。當(dāng)輸送帶跑偏嚴(yán)重，達(dá)到2級(jí)開關(guān)角度時(shí)，開關(guān)發(fā)出停機(jī)信號(hào)，實(shí)現(xiàn)輸送帶跑偏故障自動(dòng)停機(jī)。當(dāng)跑偏故障排除后，膠帶機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，開關(guān)立輥可自動(dòng)復(fù)位，回到初始狀態(tài)。

兩級(jí)跑偏開關(guān)用于常規(guī)皮帶輸送機(jī)：地下、索道支撐皮帶輸送機(jī)：輪船裝卸系統(tǒng)；堆垛/取料輸送機(jī)；傾斜和梭式輸送機(jī)；起重機(jī)、挖掘機(jī)，起重臂限位：裙邊給料機(jī)/輸送機(jī)：重型極限開關(guān)檢測(cè)膠帶的跑偏量，是實(shí)現(xiàn)膠帶機(jī)控制的自動(dòng)報(bào)警和停機(jī)的保護(hù)裝置。廣泛用于冶金、煤炭、水泥建材、采礦、電力、港埠、冶金、化工等領(lǐng)域的各種帶式輸送設(shè)備。

2　跑偏開關(guān)現(xiàn)狀

跑偏開關(guān)有普通型的、接線腔型、地址編碼的。

1）普通型的就是以上所說兩級(jí)跑偏開關(guān)；

2）接線腔型跑偏開關(guān)是在普通型跑偏開關(guān)的基礎(chǔ)上自帶一個(gè)防水接線腔，現(xiàn)場(chǎng)控制電纜可直接接入接線腔，杜絕電纜接頭受潮、虛連造成的故障。

3）地址編碼型跑偏開關(guān)是在普通跑偏開關(guān)的基礎(chǔ)上融合了XLline現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了地址編碼功能。適用于較長(zhǎng)帶式輸送機(jī)作為遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的運(yùn)行情況，解決了工人尋找故障點(diǎn)所帶來(lái)的不便。

本文研究的礦用跑偏開關(guān)大致可分為兩大類，第一類實(shí)現(xiàn)單向觸發(fā)，萬(wàn)向保護(hù)；第二類實(shí)現(xiàn)萬(wàn)向觸發(fā)，萬(wàn)向保護(hù)。

用于煤礦井下工作面皮帶系統(tǒng)的跑偏控制，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際應(yīng)用情況，產(chǎn)品可以滿足兩級(jí)跑偏、實(shí)現(xiàn)萬(wàn)向運(yùn)動(dòng)和觸發(fā)、防護(hù)等級(jí)：IP65。

3　方案設(shè)計(jì)

3.1擺桿

擺桿有兩種設(shè)計(jì)方法：

第一種：實(shí)心桿和彈簧鏈接實(shí)現(xiàn)萬(wàn)向結(jié)構(gòu)，不能轉(zhuǎn)動(dòng)；

第二種：實(shí)心桿可以靈活的轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)皮帶摩擦到桿時(shí)起保護(hù)作用。

3.2動(dòng)作設(shè)計(jì)原理

一共有以下幾種設(shè)計(jì)方案：

第一種：結(jié)構(gòu)如圖1所示。

語(yǔ)文是一門人文性和工具性相結(jié)合的學(xué)科，其在生活中具有較大的應(yīng)用價(jià)值。然而，受到應(yīng)試教育的影響，很多教師在教學(xué)的過程中，僅僅注重對(duì)書本上的知識(shí)進(jìn)行灌輸，而不注重將其與生活進(jìn)行有效的聯(lián)系，這樣就會(huì)使得語(yǔ)文知識(shí)顯得非?？菰?，學(xué)生失去對(duì)其學(xué)習(xí)的興趣，也無(wú)法提升自身的語(yǔ)文素養(yǎng)。為此，相關(guān)人員必須要能夠以語(yǔ)文課為軸心，將語(yǔ)文教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行更大范圍的聯(lián)系和拓展，從而將各個(gè)方面的生活與課本進(jìn)行有效聯(lián)系，有效實(shí)現(xiàn)生活化教育。

圖1

工作原理：觸桿擺動(dòng)的角位移轉(zhuǎn)換為主軸的直線位移，根據(jù)直線位移大小實(shí)現(xiàn)兩級(jí)觸發(fā)。

第二種：結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2

工作原理：根據(jù)干簧管工作原理設(shè)計(jì)，擺桿動(dòng)作時(shí)，帶動(dòng)圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)，強(qiáng)磁和干簧管存在相對(duì)位移，實(shí)現(xiàn)開關(guān)閉合，根據(jù)干簧管安裝位置，實(shí)現(xiàn)二級(jí)觸發(fā)。

第三種：結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖3

工作原理：觸桿受皮帶的推力向左或右擺動(dòng)， 使圓周齒輪旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化成齒條的直線運(yùn)動(dòng)， 齒條左右運(yùn)動(dòng)時(shí)上面的凸點(diǎn)觸發(fā)行程開關(guān)，跑偏開關(guān)的輸出狀態(tài)發(fā)生變化，系統(tǒng)可根據(jù)其變化情況判定皮帶跑偏的程度， 進(jìn)而對(duì)皮帶運(yùn)輸機(jī)進(jìn)行預(yù)警或停止控制。

第四種：結(jié)構(gòu)如圖4所示。

圖4

3.3開關(guān)觸發(fā)原理

采用常開觸點(diǎn)開關(guān)，動(dòng)作原理采用圖5所示，利用臺(tái)階軸移動(dòng)觸發(fā)開關(guān)，實(shí)現(xiàn)兩級(jí)動(dòng)作。

圖5

3.4動(dòng)作傳遞

達(dá)到萬(wàn)向觸發(fā)，需要采用球副運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)，具體如圖6所示結(jié)構(gòu)，要達(dá)到萬(wàn)向觸發(fā)，對(duì)球頭材質(zhì)和加工質(zhì)量有很高的要求，球面和套筒要有很高的配合度才能實(shí)現(xiàn)。

圖6

4　最終設(shè)計(jì)方案

根據(jù)觸發(fā)原理以及本文研究要達(dá)到的最終目標(biāo)，觸桿采用實(shí)心桿和彈簧鏈接實(shí)現(xiàn)萬(wàn)向結(jié)構(gòu)；圖1所示的觸發(fā)結(jié)構(gòu)，圖5所示的開關(guān)原理，圖6所示的球面副結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)圖如圖7所示。該結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了萬(wàn)向觸發(fā)和動(dòng)作，當(dāng)皮帶在任何一個(gè)方向撞擊或者跑偏時(shí)，開關(guān)可以發(fā)出報(bào)警和急停兩種信號(hào)，從而達(dá)到對(duì)皮帶的保護(hù)。

圖7

5　結(jié)論

本文設(shè)計(jì)出的新款煤礦跑偏開關(guān)，可以實(shí)現(xiàn)皮帶兩級(jí)跑偏報(bào)警和急停，還可以解決皮帶在任何方向上對(duì)開關(guān)的撞擊，增加開關(guān)使用壽命。開關(guān)防護(hù)等級(jí)可以達(dá)到IP67級(jí)，有效保護(hù)皮帶跑偏。

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王潔（1987—），女，陜西韓城人，助理工程師，碩士研究生，主要研究防爆外殼設(shè)計(jì)工作。