掘進(jìn)工作面膠帶機(jī)尾自動(dòng)調(diào)偏裝置的研制

馮 楷

(中北大學(xué) 朔州校區(qū)，山西 朔州 036002)

機(jī)械化掘進(jìn)工作面使用的都是礦用可伸縮鋼架膠帶機(jī)，其可伸縮性就是為了適應(yīng)快速掘進(jìn)的要求，但在使用過程中膠帶機(jī)機(jī)架平正一條線常常不達(dá)要求，造成膠帶在機(jī)尾出現(xiàn)跑偏，引發(fā)一系列問題，嚴(yán)重制約巷道的快速掘進(jìn)。本文設(shè)計(jì)了一種膠帶機(jī)尾自動(dòng)調(diào)偏裝置，實(shí)現(xiàn)了膠帶自動(dòng)快速糾偏。

1 膠帶跑偏原因及危害

煤礦井下掘進(jìn)工作面掘進(jìn)時(shí)，隨著掘進(jìn)工作面的延伸，膠帶機(jī)也需要不斷的延伸，在延伸過程中由于生產(chǎn)班趕任務(wù)或遇到特殊地質(zhì)構(gòu)造，常常使得膠帶機(jī)尾不正、不平、膠帶機(jī)架不在一條線上或膠帶機(jī)架兩邊高低不等，以及延長膠帶時(shí)膠帶扣不正、部分膠帶老化，這些都會造成膠帶在機(jī)尾處跑偏。膠帶跑偏后煤很容易在運(yùn)輸過程中灑落，有時(shí)候底膠帶回煤，更加劇了膠帶跑偏，嚴(yán)重時(shí)不僅巷道積煤太多，還會造成機(jī)尾膠帶摩擦冒煙等事故，給安全生產(chǎn)帶來極大危害。

2 膠帶跑偏常規(guī)調(diào)偏方法

以往出現(xiàn)膠帶跑偏，通常都是采用手動(dòng)調(diào)偏。如圖1所示，與膠帶撐桿1平行的箭頭是膠帶運(yùn)行方向，與膠帶托輥2平行的箭頭是膠帶跑偏方向。這時(shí)有兩種方法調(diào)偏，一是把托輥2或3在膠帶撐桿6上順著膠帶運(yùn)行方向調(diào)，或者把托輥2或3在膠帶撐桿1上逆著膠帶運(yùn)行方向調(diào)；二是把膠帶機(jī)架4往上調(diào)高或把膠帶機(jī)架5往下調(diào)低。這兩種方法均是在膠帶已發(fā)生跑偏且工人發(fā)現(xiàn)后才開始調(diào)偏，調(diào)偏時(shí)間滯后，加上環(huán)境、人員、材料等因數(shù)往往就會使得膠帶跑偏進(jìn)一步惡化，由故障演變成事故。

圖1 膠帶跑偏手動(dòng)調(diào)偏示意

3 膠帶自動(dòng)調(diào)偏裝置

基于膠帶跑偏常規(guī)調(diào)偏方法的局限性，設(shè)計(jì)了一種膠帶自動(dòng)調(diào)偏裝置，來解決掘進(jìn)工作面膠帶機(jī)頻繁跑偏問題，經(jīng)實(shí)踐后，應(yīng)用效果良好。膠帶自動(dòng)調(diào)偏裝置共有三部分組成：調(diào)偏部分、跑偏信號采集部分和自動(dòng)電路部分。

3.1 調(diào)偏部分

調(diào)偏部分由托輥調(diào)偏部分和機(jī)架調(diào)偏部分組成。根據(jù)膠帶調(diào)偏原理：“跑后不跑前”和“跑高不跑低”。一是對膠帶托輥進(jìn)行前后調(diào)節(jié)，二是對膠帶機(jī)架進(jìn)行高低調(diào)節(jié)。膠帶自動(dòng)調(diào)偏方法：根據(jù)膠帶跑偏采集信號裝置采集的信號，輸入PLC控制電路對跑偏膠帶進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)，由于設(shè)置了膠帶跑偏采樣機(jī)構(gòu)，可以自動(dòng)根據(jù)膠帶跑偏程度進(jìn)行在線調(diào)節(jié)，避免了人為反反復(fù)復(fù)調(diào)節(jié)，既方便又省事。

1) 托輥調(diào)偏方法。如圖2所示，膠帶跑偏需要調(diào)偏時(shí)可以通過操作電動(dòng)伸縮桿7推動(dòng)連接銷8，連接銷8帶動(dòng)托輥2或3在其槽孔里往復(fù)移動(dòng)，從而達(dá)到調(diào)節(jié)膠帶跑偏的目的。

圖2 膠帶托輥調(diào)偏

2) 機(jī)架調(diào)偏方法。如圖3所示，膠帶跑偏需要再次調(diào)節(jié)時(shí)，通過操作液壓千斤10使得膠帶機(jī)架1伸高或縮回，達(dá)到調(diào)節(jié)膠帶跑偏的目的。

圖3 膠帶機(jī)架調(diào)偏

3.2 膠帶自動(dòng)調(diào)偏信號采集裝置

如圖4所示，當(dāng)膠帶向膠帶機(jī)架1方向跑偏時(shí)，膠帶會推動(dòng)跑偏托輥(17)向前運(yùn)動(dòng)，就會推動(dòng)行程開關(guān)19動(dòng)作，按膠帶跑偏程度一共設(shè)置三個(gè)跑偏采樣點(diǎn)，根據(jù)膠帶跑偏程度采集相應(yīng)信號輸入PLC控制電路進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)，使得膠帶得到及時(shí)糾偏。

圖4 膠帶調(diào)偏信號采集裝置

3.3 跑偏裝置動(dòng)作電路

膠帶調(diào)偏電路原理如圖5所示，當(dāng)膠帶跑偏時(shí)，會帶動(dòng)跑偏托輥轉(zhuǎn)動(dòng)到前方，當(dāng)?shù)竭_(dá)前方第一采樣點(diǎn)時(shí)，該點(diǎn)對應(yīng)的行程開關(guān)閉合，PLC控制器及時(shí)控制第一托輥組對應(yīng)的電動(dòng)伸縮桿的電液閥工作，對第一托輥組進(jìn)行調(diào)節(jié)來調(diào)偏，這時(shí)有三種情況：①膠帶恢復(fù)正常且跑偏托輥也恢復(fù)原位，跑偏裝置退出工作；②膠帶正常但跑偏托輥還在工作，跑偏裝置持續(xù)工作；③膠帶跑偏持續(xù)，往下一個(gè)跑偏采樣點(diǎn)前進(jìn)。當(dāng)?shù)竭_(dá)前方第二采樣點(diǎn)時(shí)，說明膠帶跑偏比較大，則PLC控制器控制第二托輥組對應(yīng)的電動(dòng)伸縮桿的電液閥工作，對第二托輥組進(jìn)行調(diào)節(jié)來調(diào)偏，情況也如上面三種；當(dāng)膠帶持續(xù)跑偏，跑偏托輥到達(dá)第三采樣點(diǎn)時(shí)，膠帶跑偏程度達(dá)到最大，PLC控制器控制電動(dòng)伸縮立柱的電液閥工作，對膠帶機(jī)架的傾斜角度進(jìn)行調(diào)節(jié)，直到膠帶恢復(fù)正常。

這種膠帶調(diào)偏方法一是取得膠帶跑偏信號及時(shí)；二是膠帶調(diào)偏動(dòng)作及時(shí)，不會滯后；三是膠帶調(diào)偏不需輔助材料，利用液壓千斤調(diào)偏來回自如。

圖5 膠帶調(diào)偏電路原理

4 結(jié) 語

膠帶機(jī)尾自動(dòng)調(diào)偏裝置利用PLC和跑偏信號采集裝置給調(diào)偏裝置發(fā)出動(dòng)作信號，一共分三步，第一是初步調(diào)偏，第二是淺調(diào)偏，第三是深度調(diào)偏，每個(gè)步驟都是左右同時(shí)調(diào)節(jié)，反應(yīng)靈敏，調(diào)節(jié)速度快，經(jīng)測試其動(dòng)作反應(yīng)時(shí)間為30 ms，3 s基本完成膠帶調(diào)偏工作。以前的調(diào)偏基本是跑偏后再調(diào)，工作量大，一個(gè)熟練工需要最少時(shí)間為3 min。

該調(diào)偏裝置設(shè)置了膠帶跑偏采樣機(jī)構(gòu)，可以自動(dòng)根據(jù)膠帶跑偏程度進(jìn)行在線調(diào)節(jié)，不僅調(diào)偏動(dòng)作及時(shí)，而且屬于主動(dòng)調(diào)偏，在膠帶恢復(fù)正常時(shí)還能復(fù)位，為下一次調(diào)偏做好準(zhǔn)備，避免了人為反反復(fù)復(fù)調(diào)節(jié)，既方便又省事，工作效率大幅提高，值得推廣使用。