CN110921242B

CN110921242B - 一种压力式胶带运行速度及打滑检测装置

Info

Publication number: CN110921242B
Application number: CN201911410060.XA
Authority: CN
Inventors: 王志国; 刘恒
Original assignee: Northern Engineering and Technology Corp MCC
Current assignee: Northern Engineering and Technology Corp MCC
Priority date: 2019-12-31
Filing date: 2019-12-31
Publication date: 2024-06-11
Anticipated expiration: 2039-12-31
Also published as: CN110921242A

Abstract

本发明涉及一种压力式胶带运行速度及打滑检测装置，包括机架、胶带和自控系统，其特征在于在机架和胶带之间设有该检测装置，该检测装置包括固定拉紧组件，同步运行机构和气动检测机构；固定拉紧组件由固定立柱和拉紧弹簧组成，固定立柱一端固接在机架上，另一端与拉紧弹簧尾端连接；同步运行机构包括活动臂和摩擦轮及其传动轴；活动臂上部与固定立柱中部铰接，中部与拉紧弹簧首端连接，下部开有凹槽，摩擦轮插入凹槽内，且通过传动轴与活动臂转动连接，气动检测机构包括运动转换机构和与自动控制系统电性连接的压力变送器。本发明的优点是不仅结构简单，而且检测数据准确，可靠稳定，寿命长，避免了滚筒与胶带间打滑产生的影响。

Description

一种压力式胶带运行速度及打滑检测装置

技术领域

本发明属于工业胶带机胶带运行速度检测技术领域，具体涉及一种压力式胶带运行速度及打滑检测装置。

背景技术

随着工业自动化水平的不断提高，胶带机的应用越来越广泛，随之对其运行检测要求也越来越高，尤其是在冶金工业铁前领域，物料运输几乎都是采用胶带机运输完成，且为保证胶带机运行的可靠性，几乎每条胶带机都有运行速度及打滑检测装置。

目前常见的胶带机胶带运行速度的检测方法主要有两种，一种是通过对胶带机传动电机转速的检测来转化为胶带机胶带运行速度，另一种是通过对胶带机头滚筒或尾滚筒转速的检测来转化为胶带机胶带运行速度，对应的有两类检测装置。但是，当前市场上这两类胶带机胶带运行速度或打滑报警检测装置在真实性、准确性、适用范围等方面还存在一系列问题。首先，此两类装置检测出来的速度或运行信号代表不了胶带机胶带运行的真实信号，因为胶带机驱动滚筒与胶带之间是大负载摩擦传动，存在打滑的可能性，即：胶带机驱动滚筒做圆周运行并不代表胶带一定会同速运行；另外，通过对从动滚筒做圆周运行速度来代替胶带运行速度，也是不准确的，因为从动滚筒是靠胶带机胶带对其施加摩擦力实现转动的，本身就存在打滑的可能；至于通过对胶带机传动电机转速的检测来转化为胶带机胶带运行速度，则误差会更大一些。

发明内容

本发明的目的是提供一种结构简单、数据准确可靠的压力式胶带运行速度及打滑检测装置。

本发明的目的是通过下述技术方案实现的：

本发明的一种压力式胶带运行速度及打滑检测装置，包括：胶带机机架、胶带和自动控制系统，其特征在于：在胶带机机架和下行胶带之间设有压力式胶带运行速度及打滑检测装置，所述的检测装置包括固定拉紧组件，同步运行机构和气动检测机构；

所述的固定拉紧组件由固定立柱和拉紧弹簧组成，固定立柱一端垂直固接在胶带机机架上，另一端与拉紧弹簧尾端垂直连接；

所述的同步运行机构包括活动臂和摩擦轮及其传动轴；所述的活动臂上部与固定立柱中部铰接，活动臂中部与拉紧弹簧首端连接，在活动臂下部开有凹槽，摩擦轮插入凹槽内，且通过传动轴与活动臂转动连接，摩擦轮在拉紧弹簧作用下与下行胶带摩擦接触；

所述的气动检测机构包括与同步运行机构连接的运动转换机构，设置在仪表保护箱内的压力变送器，内螺纹球阀，取样管和进气调节阀；所述的运动转换机构包括与所述的摩擦轮传动轴同心的筒形壳体，设置在筒形壳体内的离心风机及其传动轴，设置在离心风机下部的排气口，设置在离心风机上部的进气口和离心风机的进气管；所述的筒形壳体的内平面端通过螺栓与活动臂下部固定连接，所述的离心风机传动轴与穿过该平面端的摩擦轮传动轴插接，所述的离心风机通过支架和螺栓固定在该平面端内壁上，在筒形壳体的弧形下端面开有气压平衡孔；离心风机的进气管一端与离心风机进气口连接，另一端穿过筒形壳体的外平面端与内螺纹球阀连接；所述的取样管一端与内螺纹球阀连接，另一端分为两路，分别与压力变送器和和进气调节阀连接。

所述的压力变送器与自动控制系统电性连接。

检测原理

胶带与摩擦轮紧密接触，摩擦传动，使胶带运行速度V同摩擦轮与胶带接触点的线速度相等，根据摩擦轮的半径R和转速N可以算出胶带运行速度V，即：

V＝πRN/30 (1)

摩擦轮与传动轴为焊接，且传动轴与离心风机驱动轴为同轴插接，所以离心风机的转速与摩擦轮的转速相等，也为N；依据离心风机比例定律，P/P₀＝(N/N₀)²，可得出：

V＝πRN₀(P/P₀)^0.5/30 (2)

式中：V为胶带运行速度(mm/s)；R为摩擦轮的半径(mm)；N₀为离心风机额定转速(r/min)；P₀为离心风机额定压力(Pa)；P为离心风机实测压力(Pa)；

由上述公式可以看出，通过压力变送器检测到离心风机入口处的压力P，经计算就可获得在压力为P时胶带运行的真实速度V，此计算可在上位机中完成。

因为V＝πRN₀(P/P₀)^0.5/30，所以，在压力为离心风机额定压力P₀时，胶带额定运行速度V₀为V₀＝πRN₀(P₀/P₀)^0.5/30＝πRN₀/30，所以有V/V₀＝(P/P₀)^0.5。

因为压力变送器的压力量程0～P₀(Pa)与输出电流强度I信号为线性关系，对应输出4～20(mA)信号，线性关系式为：(P-0)/(P₀-0)＝(I-4)/(20-4)，即P/P₀＝(I-4)/16，将公式(2)代入可以得到压力变送器测得压力为P时的输出电流强度I为：

I_P＝4+16×P/P₀＝4+16×(V/V₀)² (3)

式中：V₀为胶带额定运行速度(mm/s)。

本发明的优点是：

1、与现有技术通过测量驱动电机或者滚筒的速度来获得胶带机的速度相比，本发明的检测装置是直接对胶带进行测速，不仅结构简单，而且检测数据准确、可靠稳定、寿命长，避免了滚筒与胶带间打滑产生的影响。

2、本发明在打滑检测时对工频胶带和变频胶带均适用，工频运行不需要外界条件，变频运行需要外界提供胶带给定速度，所以本发明适用范围广。

附图说明

图1为本发明的安装结构示意图。

图2为本发明的同步运行机构和气动检测机构的结构示意图。

图3为本发明的运动转换机构的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

如图1～图3所示，本发明的一种压力式胶带运行速度及打滑检测装置，包括：胶带机机架2、胶带和自动控制系统，其特征在于：在胶带机机架2和下行胶带1之间设有压力式胶带运行速度及打滑检测装置，所述的检测装置包括固定拉紧组件，同步运行机构和气动检测机构7；

所述的固定拉紧组件由固定立柱3和拉紧弹簧5组成，固定立柱3一端垂直固接在胶带机机架2上，另一端与拉紧弹簧5尾端垂直连接；

所述的同步运行机构包括活动臂4和摩擦轮6及其传动轴8；所述的活动臂4上部与固定立柱3中部铰接，活动臂4中部与拉紧弹簧5首端连接，在活动臂4下部开有凹槽，摩擦轮6插入凹槽内，且通过传动轴8与活动臂4转动连接，摩擦轮6在拉紧弹簧5作用下与下行胶带1摩擦接触；

所述的气动检测机构7包括与同步运行机构连接的运动转换机构7-1，设置在仪表保护箱7-4内的压力变送器7-5，内螺纹球阀7-2，取样管7-3和进气调节阀7-6；所述的运动转换机构7-1包括与所述的摩擦轮传动轴8同心的筒形壳体7-1-1，设置在筒形壳体7-1-1内的离心风机7-1-3及其传动轴7-1-6，设置在离心风机7-1-3下部的排气口7-1-5，设置在离心风机7-l-3上部的进气口和离心风机的进气管7-1-2；所述的筒形壳体7-1-1的内平面端通过螺栓与活动臂4下部固定连接，所述的离心风机传动轴7-1-6与穿过该平面端的摩擦轮传动轴8插接，所述的离心风机7-1-3通过支架和螺栓固定在该平面端内壁上，在筒形壳体7-1-1的弧形下端面开有气压平衡孔7-1-4；离心风机的进气管7-1-2一端与离心风机进气口连接，另一端穿过筒形壳体7-1-1的外平面端与内螺纹球阀7-2连接；所述的取样管7-3一端与内螺纹球阀7-2连接，另一端分为两路，分别与压力变送器7-5和进气调节阀7-6连接。

检测过程

在拉紧弹簧5的弹簧力作用下，活动臂4向下压着摩擦轮6，使摩擦轮6充分接触下行胶带1，产生摩擦力，下行胶带1带着摩擦轮6绕传动轴8转动，拉紧弹簧5一直处于拉紧状态，可避免胶带运行过程中因胶带抖动出现摩擦轮6丢转的现象；在摩擦力作用下，下行胶带1带动摩擦轮6及其传动轴8转动，通过传动轴8驱动离心风机7-1-3旋转，在离心风机7-1-3进口产生负压，经过离心风机进气管7-1-2、内螺纹球阀7-2和取样管7-3直接作用于压力变送器7-5，压力变送器7-5向自动控制系统输出4～20mA信号，完成胶带运行速度的检测过程。

胶带运行方式分为两种，一种是胶带工频运行方式，另一种是胶带变频运行方式。

(1)胶带工频运行方式

在胶带工频运行时，一般胶带运行速度V低于胶带额定运行速度V0的95％时，表示胶带打滑丢转；胶带运行速度V等于胶带额定运行速度V₀的95％时是一个临界值，根据公式(3)可以计算出压力变送器7-5的临界电流输出值I_c为18.44mA，即当压力变送器7-5的电流输出值小于18.44mA时代表胶带打滑丢转，大于等于18.44mA时代表胶带运行正常。

(2)胶带变频运行方式

在胶带变频运行时，既有胶带额定运行速度V₀，又有变化的胶带给定运行速度V₁，一般胶带运行速度V低于胶带给定运行速度V₁的95％时，表示胶带打滑丢转；由于胶带的给定运行速度V₁是可变的，胶带运行速度V等于某个胶带给定运行速度V₁的95％时，即V＝0.95V₁时，根据公式(3)可以导出某个胶带给定运行速度V₁对应的压力变送器临界电流输出值I₉₅为：

I₉₅＝4+16×P/P₀＝4+16×(V/V₀)²＝4+16×(30V/πRN₀)²

＝4+1318.1×(V₁/RN₀)² (4)

对于某个胶带给定速度V₁，通过公式(4)可以计算出其临界输出电流值I₉₅为I₉₅＝4+1318.1×(V₁/RN₀)²mA，则有压力变送器电流输出值大于等于临界输出电流值I₉₅时代表胶带运行正常，小于临界输出电流值I₉₅时代表胶带打滑丢转。

实施例

(1)胶带工频运行方式

胶带额定运行速度V₀为1600mm/s，摩擦轮6的半径R为20mm，离心风机7-1-3的额定转速N₀为764r/min、额定压力P₀为-300Pa。

根据公式(4)和公式(3)，可以计算出胶带运行速度V为胶带额定运行速度V₀的95％时，对应的输出电流I₉₅为18.44mA，对应的压力P₉₅为-270.75Pa。

当压力变送器7-5测得压力小于等于-270.75Pa(输出≥18.44mA)时为胶带正常运行，当压力变送器测得压力大于-270.75Pa(输出＜18.44mA)时为胶带运行打滑。

具体检测计算数据如表一所示：

表一：胶带工频运行实测及计算的5组数据

(2)胶带变频运行方式

胶带额定运行速度V₀为1600mm/s，胶带给定运行速度V₁见表二，摩擦轮6的半径R为20mm，离心风机7-1-3的额定转速N₀为764r/min，额定压力P₀为-300Pa。

根据公式(4)和公式(3)，可以计算出胶带运行速度V为胶带给定运行速度V₁的95％时，对应的打滑临界电流I₉₅和对应的打滑临界压力P₉₅，I₉₅具体数值和P₉₅具体数值见表二。

当压力变送器7-5测得压力小于等于P₉₅，亦即压力变送器7-5输出电流值I_p≥临界输出电流值I₉₅时，为胶带正常运行，当压力变送器7-5测得压力大于P₉₅，亦即压力变送器7-5输出电流值I_p＜临界输出电流值I₉₅时为胶带运行打滑丢转。

具体检测计算数据如表二所示：

表二胶带变频运行实测及计算的5组数据

Claims

1.一种压力式胶带运行速度及打滑检测装置，包括：胶带机机架、胶带和自动控制系统，其特征在于：在胶带机机架和下行胶带之间设有压力式胶带运行速度及打滑检测装置，所述的检测装置包括固定拉紧组件，同步运行机构和气动检测机构；

所述的气动检测机构包括与同步运行机构连接的运动转换机构，设置在仪表保护箱内的压力变送器，内螺纹球阀，取样管和进气调节阀；所述的运动转换机构包括与所述的摩擦轮、传动轴同心的筒形壳体，设置在筒形壳体内的离心风机及其传动轴，设置在离心风机下部的排气口，设置在离心风机上部的进气口和离心风机的进气管；所述的筒形壳体的内平面端通过螺栓与活动臂下部固定连接，所述的离心风机传动轴与穿过该平面端的摩擦轮传动轴插接，所述的离心风机通过支架和螺栓固定在该平面端内壁上，在筒形壳体的弧形下端面开有气压平衡孔；离心风机的进气管一端与离心风机进气口连接，另一端穿过筒形壳体的外平面端与内螺纹球阀连接；所述的取样管一端与内螺纹球阀连接，另一端分为两路，分别与压力变送器和和进气调节阀连接。

2.根据权利要求1所述的压力式胶带运行速度及打滑检测装置，其特征在于，所述的压力变送器与自动控制系统电性连接。