CN110606325B - 一种皮带机的皮带纠偏装置及其纠偏方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种皮带机的皮带纠偏装置及其纠偏方法，属于皮带运输技术领域。该装置包括底板，辊架安装在底板上；底板的一侧与机架铰接并形成位于皮带机的运行中心线上的铰接点,底板与铰接点相对的一侧边上制有腰型孔，液压缸通过穿设于腰型孔的销杆与底板形成活动铰接，液压缸的双出杆伸出的两端均固定在机架上。该方法通过实时测量皮带偏移角度和底板摆动角度值与预设角度最大值、最小值的比较计算，控制液压缸往复移动从而带动底板摆动来纠正皮带的偏移。本发明的装置和方法在保证对皮带偏移实时纠偏同时，避免了皮带跑偏引起的皮带撕边和平稳性差的现象，还有效延长了皮带的使用寿命。

Description

一种皮带机的皮带纠偏装置及其纠偏方法

技术领域

本发明涉及一种皮带机的皮带纠偏装置以及对皮带的纠偏方法，属于皮带运输技术领域。

背景技术

带式输送装置在运转过程中，不可避免地会产生跑偏，引起的跑偏原因有多种，落料点的不正以及在使用过程出现因积料等原因引起的落料点的变化，皮带两侧张力的不均，上、下托辊安装不正，头轮、尾轮以及改向轮等安装不正，以及皮带机架安装时存在中心线的误差等原因，均会引起皮带在运转过程中产生跑偏，严重的皮带跑偏现象不仅造成物料抛洒，不利环保，还易引起皮带的撕边等现象，缩短皮带的使用寿命。

现有的皮带纠偏辊，虽然具有辊架并在其上安装托辊和两侧挡辊，但当皮带沿运动方向产生左右偏移，纠偏辊旋转时，两侧挡辊与皮带的边沿不能保持正常的贴合，两者之间无法保持适当的摩擦力，一侧挡辊摩擦力增大很多而另一侧摩擦力减小很多甚至没有，因为受摩擦力的变化影响，纠偏的效果不受控。从而无法对偏移的皮带形成有效的推移纠正，并影响皮带的使用寿命。此外，辊架运动时的稳定性不够，容易产生颠簸倾斜，增加皮带与托辊的磨损，进而影响皮带的使用寿命。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，针对现有技术不足，提出一种可对皮带机的皮带快速响应，并形成有效的推移纠正的纠偏装置。

为了实现上述目的，本方面采用的第一技术方案为：一种皮带机的皮带纠偏装置，设置于所述皮带机的机架上，包括辊架和双出杆液压缸；还包括底板，所述辊架安装在所述底板上；所述底板的一侧与所述机架铰接并形成位于所述皮带机的运行中心线上的铰接点,所述底板与所述铰接点相对的一侧边上制有腰型孔，所述液压缸通过穿设于所述腰型孔的销杆与所述底板形成活动铰接，所述液压缸的双出杆伸出的两端均固定在所述机架上；所述底板上设有外伸的支承辊，所述机架上设置有弧形导槽，所述支承辊的伸出端插入所述弧形导槽内并与所述弧形导槽形成滚动配合；当所述皮带左右跑偏时，所述液压缸沿垂直所述运行中心线往复直线移动并带动所述底板在以所述铰接点为圆心的一段弧线上来回摆动。

上述第一技术方案的进一步改进是：还包括第一角度传感器、第二角度传感器和控制器，所述第一角度传感器安装在所述皮带机上，所述第一角度传感器用于将所述皮带偏移时由所述第一角度传感器产生的第一角度值发送至所述控制器；所述第二角度传感器安装在所述销孔处用于将所述底板摆动时由所述第二角度传感器产生的第二角度值发送至所述控制器。

上述第一技术方案的进一步改进是：所述底板通过支架铰接在所述机架上；所述辊架位于所述机架的上部用于托住所述皮带的上皮带,所述上皮带是所述皮带运行时朝上且承载物料的一面,所述辊架上安装由有三段托辊组成的V型托辊组和两侧挡辊，所述支承辊设置于所述底板与所述铰接点相对的一侧边；所述支承辊的伸出端制有与所述弧形导槽滚动配合的导轮；当液压缸带动底板移动时,所述挡辊形成以所述铰接点为顶点转动的弧线运动轨迹，所述底板形成以所述铰接点为顶点转动的扇面运动轨迹。

上述第一技术方案的进一步改进是：所述铰接点通过吊架铰接在所述机架上；所述辊架位于所述机架的下部用于支撑所述皮带的下皮带,所述下皮带是所述皮带运行时朝下且未承载物料的另一面, 所述辊架上安装由有长托辊和两侧挡辊，所述支承辊设置于所述底板相对所述铰接点的一边上；所述支承辊的伸出端制有与所述弧形导槽滑动配合的导轮。

上述第一技术方案的进一步改进是：所述侧挡辊与所述V型托辊组或长托辊两侧的托辊回转中心线夹角均为45°～60°。

上述第一技术方案的进一步改进是：还包括布置在所述皮带机附近的液压站，所述液压站通过油管连接所述液压缸。

本发明的纠偏装置的有益效果是：

1）通过底板的可转动铰接点，以及底板的腰形孔与液压缸形成的活动铰接，使得液压缸进行直线往复移动时，可带动底板及其辊架和两侧挡辊形成一个以该铰接点为圆心的一段弧线摆动，从而使得辊架和两侧挡辊可以随着皮带的左右偏移时而同步偏移，辊架和两侧挡辊可以始终保持与皮带的两边沿良好稳定接触贴合，保证辊架和两侧挡辊对偏移的皮带形成稳定的推挡作用力，最终更好地对偏移的皮带进行纠正，也减少皮带与两侧挡辊的摩擦，增加皮带的使用寿命。

2）由于液压缸的双出杆伸出端相当于底板另外二个铰接点的延伸，从而可以保证底板及其辊架的托辊和两侧挡辊形成的弧线摆动始终稳定在一个平面内，进而保证皮带纠偏时不产生竖直方向的颠簸倾斜，减少皮带与托辊的摩擦，增加皮带的使用寿命。

配合上述本发明第一技术方案的纠偏装置的第二技术方案是:一种皮带机的皮带纠偏方法，该方法执行以下步骤：

步骤一：启动所述皮带机；

步骤二：在所述控制器里预设有所述皮带允许最小偏移时所述第一角度值的最小值、所述皮带允许最大偏移时所述第一角度值的最大值和所述底板允许最大摆动时所述第二角度值的最大值；

步骤三：所述控制器将所述第一角度传感器实时测量的所述第一角度值分别与所述第一角度值的最小值和所述第一角度值的最大值进行比较，

如果所述第一角度值未超出所述第一角度值的最小值时，所述液压缸不工作；

如果所述第一角度值超出所述第一角度值的最大值时，所述皮带机停止工作；

如果所述第一角度值超出所述第一角度值的最小值且未超出所述第一角度值的最大值时，所述液压缸工作并执行下一步；

步骤四：根据公式α＝kΔ，计算所述底板需要达到的摆动角度值；式中α是所述摆动角度值，

式中k是所述第二角度值的最大值与所述第一角度值的最大值的比值，

式中Δ是所述第一角度值与所述第一角度值的最小值的差值；

步骤五：所述控制器控制所述液压缸沿杆做往复移动，并带动所述底板左右摆动以达到所述摆动角度值；

步骤六：当所述第二角度传感器实时测量的所述第二角度值达到所述摆动角度值时，所述控制器控制所述液压缸停止并按照公式T＝L/V计算的延时时间T延时，式中L是所述第一角度传感器至所述第二角度传感器之间皮带的长度，式中V是所述皮带的运行速度；

步骤七：延时动作完成后返回步骤三重复执行。

上述第二技术方案的完善是：所述第一角度值和所述第二角度值均有相等数的正负值；所述第一角度值分别是对应所述皮带右偏和左偏的正值和负值，所述摆动角度值分别是对应所述底板左摆动和右摆动的第一摆动角度值α₁和第二摆动角度值α₂；

所述第一摆动角度值α₁按照公式α₁＝kΔ₁计算，式中Δ₁是所述第一角度值的正值与所述第一角度值的最小值的正值的差值，

所述第二摆动角度值α₂按照公式α₂＝kΔ₂计算，式中Δ₂是所述第一角度值的负值与所述第一角度值的最小值的负值的差值。

本发明的纠偏方法的有益效果是：由于：1）通过角度传感器实时测量皮带偏斜的第一角度值和底板摆动的第二角度值，同时在控制器里预设皮带允许最小偏移时第一角度值的最小值、皮带允许最大偏移时第一角度值的最大值和底板允许最大摆动时第二角度值的最大值；2）通过比较第一角度值与预设的第一角度值最小值和第一角度值最大值，来控制液压缸和皮带机的动作；3）根据独创的公式计算底板的摆动角度值实时摆动，从而控制液压缸带动底板实时对偏斜的皮带进行纠偏；4）根据第二角度值是否达到摆动角度值来控制液压缸停止工作并延时。从而使得皮带纠偏效果极好，避免了人工干预，减少了人工成本和人身伤害事故的发生，节能降耗、利于环境保护，避免了皮带跑偏引起的皮带撕边等现象，延长了皮带的使用寿命。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1是本发明实施例1的结构示意图；

图2是图1在俯视角度的去除皮带机的结构示意图；

图3是图2的仰视角度的结构示意图；

图4是实施例1的底板的结构示意图；

图5是图4的部分组件的结构示意图；

图6是本发明实施例2的结构示意图；

图7是图6在俯视角度的去除皮带机的结构示意图；

图8是实施例2的底板的结构示意图；

图9是本发明第一角度传感器的结构示意图；

图10是本发明实施例中底板摆动状态的示意图。

图中示例：1.皮带、2.机架、3.尾轮、4皮带机上托辊组、5. 皮带机下托辊组、6.落料口、7.第一角度传感器、8、第一吊架、9. 弧形导槽、10.第二吊架、11.支架、12.液压站、13. 控制器、14.第二角度传感器、15.液压缸、16.第三吊架、801.底板、802.销孔、803.腰形孔、804.支承辊、805.侧挡辊、806.V型托辊组、807.上辊架、808.长托辊、809.下辊架、1201.油管。

具体实施方式

下面对照附图，通过实施例的描述，对本发明的具体实施方式如所涉及的各部分之间的相互位置及连接关系、各部分的作用及工作原理、方法等，作进一步详细的说明，以帮助本领域技术人员对本发明的构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。

实施例1

如图1所示，皮带机具有皮带1、机架2、尾轮3、皮带机上托辊组4、皮带机下托辊组5和落料口6。

如图2至图4所示，本实施例皮带机的皮带纠偏装置，设置于皮带机的机架2上，包括辊架和双出杆液压缸15。本实施例的辊架是位于底板801上部用于托住皮带1的上皮带的上辊架807，上皮带是指皮带1运行时朝上且承载物料的一面。

如图4所示，上辊架807上安装由有三段托辊组成的V型托辊组806和两个侧挡辊805；两个侧挡辊805分别与V型托辊组806两侧的托辊回转中心线夹角均为45°～60°。

如图4所示，本实施例中底板801为近似三角形或扇形，辊架安装在底板801上；底板801的三角形或扇形一个顶点处为铰接点铰接在机架2上并位于皮带机的运行中心线上。

如图1和图5所示，底板801与铰接点相对的一边上制有腰型孔803，液压缸15通过穿设于腰型孔803的销杆与底板801形成活动铰接，液压缸15活动铰接在底板801的下表面，液压缸15的双出杆伸出的两端均固定在机架2上。底板801上设有外伸的支承辊804，机架2上设置有弧形导槽9，支承辊804设置于底板801相对铰接点的一边上，支承辊804的伸出端制有与弧形导槽9滑动配合的导轮，支承辊804的伸出端插入弧形导槽9内并与弧形导槽9形成滚动配合。铰接点通过支架11铰接在机架2上，液压缸15沿垂直运行中心线往复直线移动时，带动底板801和上辊架807在以铰接点为圆心的一段弧线上来回摆动。

如图9所示，当液压缸带动底板移动时,挡辊805形成以铰接点为顶点转动的弧线运动轨迹，底板801形成以铰接点为顶点转动的扇面运动轨迹。

如图2所示，还包括第一角度传感器7、第二角度传感器14和控制器13，第一角度传感器7安装在皮带机上，第一角度传感器7用于将皮带1偏移时由第一角度传感器7产生的第一角度值发送至控制器13；第二角度传感器14安装在销孔802处用于将底板801摆动时由第二角度传感器14产生的第二角度值发送至控制器13。

如图9所示，第一角度传感器7通过摆臂接触皮带1，当皮带1产生偏移时，摆臂会摆动并记录下相应的第一角度值。

还包括布置在皮带机附近的液压站12，液压站12通过油管1201连接液压缸15。

本发明工作原理为：

如图2和图10所示，通过底板801的一个铰接点与支架11形成的可转动铰接点，以及底板801的腰形孔与液压缸15形成的活动铰接，使得液压缸15进行直线往复移动时，可带动底板801及其上辊架807和两侧挡辊805形成一个以该铰接点为圆心的一段弧线摆动，从而使得上辊架807和两侧挡辊805可以随着皮带1的左右偏移而同步偏移，上辊架807和两侧挡辊805可以始终保持与皮带1的两边沿良好稳定接触贴合，保证上辊架807和两侧挡辊805对偏斜的皮带1形成稳定的推挡作用力，最终更好地对偏移的皮带1进行纠正，也减少皮带1与两侧挡辊805的摩擦，增加皮带1的使用寿命。

本实施例上述纠偏装置的纠偏方法包括以下步骤：

步骤一：启动皮带机；

步骤二：在控制器13里预设有皮带1允许最小偏移时第一角度值的最小值、皮带1允许最大偏移时第一角度值的最大值和底板801允许最大摆动时第二角度值的最大值；

本实施例中，当皮带1处于中心位置并且不产生任何偏移时，第一角度传感器7测量的第一角度值为0°，第二角度传感器14测量的第二角度值也是0°，假设皮带1向左偏和底板801向左摆动为负值、则其向右偏和摆动即为负值。

本实施例中，设定皮带1允许最小偏移时第一角度值的最小值为（-3°、3°）、皮带1允许最大偏移时第一角度值的最大值为（-20°、20°）和底板801允许最大摆动时第二角度值的最大值为（-10°、10°）。

可以看出，本实施例设定的第一角度值和第二角度值均包括相等数的正负值。正值和负值分别对应右偏和左偏。

步骤三：控制器13将第一角度传感器7实时测量的第一角度值分别与允许最小偏移时第一角度值的最小值和允许最大偏移时第一角度值的最大值进行比较，

如果第一角度值未超出允许最小偏移时第一角度值的最小值时，液压缸15不工作（即液压站12不启动）；

如果第一角度值超出允许最大偏移时第一角度值的最大值时，皮带机停止工作，后续对皮带机进行检修。

如果第一角度值超出允许最小偏移时第一角度值的最小值且未超出允许最大偏移时第一角度值的最大值时，液压缸15工作（即液压站12启动）并执行下一步。

例如：当皮带1左右跑偏时，控制器13得到第一角度传感器7测量的第一角度值是如下三种情况时：

1）第一角度值是2°（右偏）或-2°（左偏），由于未超出允许最小偏移时第一角度值的最小值（-3°、3°），因此液压缸15不工作（即液压站12不启动）；

2）第一角度值是21°（右偏）或-21°（左偏），由于超出允许最大偏移时第一角度值的最大值（-20°、20°），因此皮带机停止工作。

3）第一角度值是8°（右偏）或-8°（左偏），由于超出允许最小偏移时第一角度值的最小值（-3°、3°）且未超出允许最大偏移时第一角度值的最大值（-20°、20°），因此液压缸15工作（即液压站12启动）并执行下一步。

步骤四：根据公式（1）α＝kΔ，计算底板801需要摆动达到的摆动角度值α；

式（1）中k是第二角度值的最大值与第一角度值的最大值的比值（即第二角度值的最大值的正值与第一角度值的最大值的正值的比值或第二角度值的最大值的负值与第一角度值的最大值的负值的比值），则k=|±10|÷|±20|=0.5。

式（1）中Δ是第一角度值与允许最小偏移时第一角度值的最小值的差值。

由于皮带1存在右偏和左偏，底板801存在右摆动和左摆动，分别对应正值和负值，因此第一角度值具有反映皮带1右偏的正值和反映皮带1左偏的负值，摆动角度值α也具有右摆动的第一摆动角度值α₁和左摆动的第二摆动角度值α₂。

则，第一摆动角度值α₁按照公式（2）α₁＝kΔ₁计算，第二摆动角度值α₂按照公式（3）α₂＝kΔ₂计算。

式（2）中，Δ₁是第一角度值的正值与允许最小偏移时第一角度值的最小值的正值的差值；式（3）Δ₂是第一角度值的负值与允许最小偏移时第一角度值的最小值的负值的差值。

本实施例中，Δ₁=8°-3°=5°，Δ₂=-8°-（-3°）=-5°。

则第一摆动角度值α₁＝0.5*5°=2.5°，第二摆动角度值α₂=0.5*（-5°）=-2.5°。

步骤五：控制器13控制液压缸15沿杆做往复移动，从而带动底板801向右或向左摆动以达到第一摆动角度值α₁或第二摆动角度值α₂。

比如皮带1此时向左偏移-8°，则液压缸15带动底板801向右摆动直至达到2.5°；反之，若皮带1向右偏移8°，液压缸15带动底板801向左摆动直至达到-2.5°。

步骤六：当第二角度传感器14实时测量的第二角度值达到第一摆动角度值α₁或第二摆动角度值α₂时，控制器13控制液压缸15停止工作并延时，

延时时间T按照公式（4）T＝L/V计算，

式（4）中，L是第一角度传感器至第二角度传感器之间皮带1的长度，

式（4）中，V是皮带1的运行速度。

本实施例中，设第一角度传感器至第二角度传感器之间皮带1的长度为1米，皮带1运行速度为0.1米/秒，则延时时间T=1÷0.1=10秒。

步骤七：延时10秒后返回步骤三重复执行步骤三至步骤七。

实施例2

本实施例为实施例1的进一步改进，本实施例与实施例1的区别在于：

如图6至图8所示，本实施例的辊架是位于机架2上部用于下压皮带1的下皮带的下辊架809，下皮带是指皮带1运行时朝下且未承载物料的另一面。

弧形导槽9通过第一吊架8固定在机架2上，液压缸15的双出杆伸出的两端均通过第二吊架10固定在机架2上，底板801的铰接点通过第三吊架16铰接在机架2上。

如图8所示，液压缸15活动铰接在底板801的上表面，辊架上安装由有长托辊808和两侧挡辊805。

本发明不局限于上述实施例，比如：1）支承辊804的伸出端也可以直接与弧形导槽9滑动配合；2）省去导轮，或者导轮用滑块代替等等。凡采用等同替换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

Claims (8)

1.一种皮带机的皮带纠偏装置，设置于所述皮带机的机架上，包括辊架和具有双出杆的液压缸；其特征在于：还包括底板，所述辊架安装在所述底板上；

所述底板的一侧与所述机架铰接并形成位于所述皮带机的运行中心线上的铰接点,所述底板与所述铰接点相对的一侧边上制有腰型孔，所述液压缸通过穿设于所述腰型孔的销杆与所述底板形成活动铰接，所述液压缸的双出杆伸出的两端均固定在所述机架上；所述底板上设有外伸的支承辊，所述机架上设置有弧形导槽，所述支承辊的伸出端插入所述弧形导槽内并与所述弧形导槽形成滚动配合；当皮带左右跑偏时，所述液压缸沿垂直所述运行中心线往复直线移动并带动所述底板在以所述铰接点为圆心的一段弧线上来回摆动；

还包括第一角度传感器、第二角度传感器和控制器，所述第一角度传感器安装在所述皮带机上，所述第一角度传感器用于将皮带偏移时由所述第一角度传感器产生的第一角度值发送至所述控制器；所述第二角度传感器安装在所述铰接点处用于将所述底板摆动时由所述第二角度传感器产生的第二角度值发送至所述控制器。

2.根据权利要求1所述皮带机的皮带纠偏装置，其特征在于：所述底板通过支架铰接在所述机架上；所述辊架位于所述机架的上部用于托住所述皮带的上皮带,所述上皮带是所述皮带运行时朝上且承载物料的一面,所述辊架上安装由有三段托辊组成的V型托辊组和两侧挡辊，所述支承辊设置于所述底板与所述铰接点相对的一侧边；所述支承辊的伸出端设有与所述弧形导槽滚动配合的导轮；当液压缸带动底板移动时，所述侧挡辊形成以所述铰接点为顶点转动的弧线运动轨迹，所述底板形成以所述铰接点为顶点转动的扇面运动轨迹。

3.根据权利要求1所述皮带机的皮带纠偏装置，其特征在于：所述铰接点通过吊架铰接在所述机架上；所述辊架位于所述机架的下部用于支撑所述皮带的下皮带,所述下皮带是所述皮带运行时朝下且未承载物料的另一面, 所述辊架上安装由有长托辊和两侧挡辊，所述支承辊设置于所述底板相对所述铰接点的一边上；所述支承辊的伸出端设有与所述弧形导槽滑动配合的导轮。

4.根据权利要求2所述皮带机的皮带纠偏装置，其特征在于：所述侧挡辊与所述V型托辊组两侧的托辊回转中心线夹角均为45°～60°。

5.根据权利要求3所述皮带机的皮带纠偏装置，其特征在于：所述侧挡辊与所述长托辊的回转中心线夹角均为45°～60°。

6.根据权利要求1所述皮带机的皮带纠偏装置，其特征在于：还包括布置在所述皮带机附近的液压站，所述液压站通过油管连接所述液压缸。

7.根据权利要求1所述装置的纠偏方法，其特征在于执行以下步骤：

步骤一：启动所述皮带机；

步骤二：在所述控制器里预设有所述皮带允许最小偏移时所述第一角度值的最小值、所述皮带允许最大偏移时所述第一角度值的最大值和所述底板允许最大摆动时所述第二角度值的最大值；

步骤三：所述控制器将所述第一角度传感器实时测量的所述第一角度值分别与所述第一角度值的最小值和所述第一角度值的最大值进行比较，

如果所述第一角度值未超出所述第一角度值的最小值时，所述液压缸不工作；

如果所述第一角度值超出所述第一角度值的最大值时，所述皮带机停止工作；

如果所述第一角度值超出所述第一角度值的最小值且未超出所述第一角度值的最大值时，所述液压缸工作并执行下一步；

步骤四：根据公式α＝kΔ，计算所述底板需要达到的摆动角度值；式中α是所述摆动角度值，

式中k是所述第二角度值的最大值与所述第一角度值的最大值的比值，

式中Δ是所述第一角度值与所述第一角度值的最小值的差值；

步骤五：所述控制器控制所述液压缸沿杆做往复移动，并带动所述底板左右摆动以达到所述摆动角度值；

步骤六：当所述第二角度传感器实时测量的所述第二角度值达到所述摆动角度值时，所述控制器控制所述液压缸停止并按照公式T＝L/V计算的延时时间T延时，式中L是所述第一角度传感器至所述第二角度传感器之间皮带的长度，式中V是所述皮带的运行速度；

步骤七：延时动作完成后返回步骤三重复执行。

8.根据权利要求7所述纠偏方法，其特征在于：所述第一角度值和所述第二角度值均有相等数的正负值；所述第一角度值分别是对应所述皮带右偏和左偏的正值和负值，所述摆动角度值分别是对应所述底板左摆动和右摆动的第一摆动角度值α₁和第二摆动角度值α₂；

所述第一摆动角度值α₁按照公式α₁＝kΔ₁计算，式中Δ₁是所述第一角度值的正值与所述第一角度值的最小值的正值的差值，

所述第二摆动角度值α₂按照公式α₂＝kΔ₂计算，式中Δ₂是所述第一角度值的负值与所述第一角度值的最小值的负值的差值。

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