输送装置（共10篇）
输送装置 篇1
0 引言
目前,我国蚕业的总体机械化水平不高,生产效率低,劳动力投入大,严重制约了蚕产业的进一步发展。而在自动化制种过程中,关键的技术之一是如何能够将蚕茧自动分离、整齐排列、方便切削。当前,很多设计出的装置都不能很好地满足上述要求。此外,还容易损伤蚕茧,使里面的蚕蛹受到伤害。尤其是在蚕茧品种不同、规格尺寸分散较大的情况下,这种问题就更加严重。让蚕茧整齐排列是一个很关键的环节,处理的好坏将影响后续工序是否得以快速、顺利地进行。目前,这道工序还只能依靠手工完成,国内外的一些专家对排茧机也曾做过类似的尝试,尚未见到成功的例子。为此,笔者研制了一种蚕茧自动排列输送装置,能够实现对蚕茧的自动分离、整齐排列等操作,对各种大小的蚕茧都能够平稳输送,同时在输送的过程中不会损伤蚕茧[3]。
1 总体结构与工作原理
该蚕茧自动排列输送装置主要由同步齿形带(6)、压茧板(10)、倾斜输送板(5)、电磁铁(14)等组成,如图1所示。蚕茧从种茧箱(1)中滑落,通过排蚕轮(3)将蚕茧分离引导到倾斜的输送轨道上。此时,电磁铁(14)工作,带动一块倾斜输送板(5)振动,堆积在一起的蚕茧就会逐渐分开。同时,倾斜输送轨道上方的压茧板(10)做着循环往复的运动,将在输送轨道上的蚕茧整齐排列,平稳地往前运送。
1.种茧箱 2.蚕茧 3.排蚕轮 4.排蚕轮电机 5.倾斜输送板6.同步齿形带 7.步进电机 8.同步齿轮 9.直线导轨10.压茧板 11.橡胶垫片 12.弹簧钢片 13.弹簧 14.电磁铁
该装置的工作原理如下:系统通电后,电磁铁(14)带动蚕茧排列输送机构开始不停地振动,步进电机(7)带动拍打压茧机构也开始不停地动作;同时,带动排蚕轮沿逆时针方向旋转运动,料斗内的蚕茧沿着排蚕轮与料斗壁之间的间隙,在排蚕轮的带动下被分离开来;然后,蚕茧就沿着料斗下面的圆筒形通道运动到蚕茧排列输送通道上面。当蚕茧从料斗分离到蚕茧输送通道上面后,振动的输送通道就会带动蚕茧向下运动,同时伴随着拍打压茧机构的共同动作,蚕茧逐个排列,向输送通道的尾部运动。在蚕茧排列输送装置中,电磁铁通电后,带动弹簧钢片使得输送机构一直不停地振动,实现了系统的持续动作,效率高。拍打压茧机构的压茧板下面固定了一层橡胶垫片,能够很好地保护蚕茧不受太大的挤压。蚕茧在输送通道上有序排列的同时,也对蚕茧有向下推动的作用。拍打压茧机构和电磁铁的共同作用使得蚕茧能有序地输送,避免了蚕茧大量堆积在输送通道上,以致堵塞输送通道的现象。同时,压茧板和通道之间保留有一定的间隙,不会由于过松或者过紧的挤压给蚕茧带来损伤。
2 系统的硬件结构
2.1 控制系统总体框图
控制系统以单片机为核心,由电机驱动电路、步进电机、电磁铁和传感器等组成,总体结构框图2所示。其主要功能是实现通过对蚕茧堆积量和蚕茧的位置检测来控制各步进电机和电磁铁工作。系统中,各个传感器为输入量,单片机通过对各输入量的分析,来实现对各个步进电机和电磁铁的精确控制,以保证蚕茧能有序地输送。
2.2 单片机选择
在单片机选择上,本系统选择了Microchip公司的PIC16F877单片机。它是一款性价比很高的单片机,运行速度快,功耗低,使用方便。作为本系统的CPU,能高效地完成本系统各个模块的控制任务[1]。
2.3 步进电机模块
步进电机是一种将电脉冲信号转换成机械位移的机电执行元件。每当一个脉冲信号施加于电机的控制绕组时,其转轴就转过一个固定角度,顺序、连续地发给脉冲,则电机一步接一步地运转。
通过控制脉冲的个数,来控制线位移量或者角度位移量,从而达到准确定位的目的。通过控制脉冲频率,来控制步进电机的速度和加速度,从而达到调速的目的[4]。
在蚕茧自动排列输送装置中,同步齿形带电机和转臂挡板电机的驱动芯片选用L297/L298。用L297输出信号可控制L298双H桥驱动集成电路,用来驱动电压为46V,每项电流为2.5A以下的步进电机[7]。L297也可用来控制由达林顿晶体管组成的分立电路,驱动更高电压、更大电流的步进电机。L297主要由译码器、两个固定斩波频率的PWM恒流斩波器以及输出控制逻辑组成。L297只需要时钟、方向和模式输入信号,相位由内部产生,从而减轻了微处理器和程序设计的负担。L298是用来驱动步进电机的集成电路,采用双全桥接方式驱动,由于是双极性驱动,步进电机的定子励磁绕组线圈可以完全利用,使步进电机达到最佳的驱动[6]。本系统中,步进电机驱动模块采用L297和L298芯片共同驱动步进电机工作,驱动电路图如图3所示。
单片机接到L297相应的控制端,通过分析传感器传来的信号,保证排蚕轮电机、同步齿形带电机和转臂挡板电机合理、有序地工作。当传感器检测到倾斜输送板上的蚕茧堆积过多时,单片机就通过步进电机驱动模块来停转排蚕轮电机;当传感器检测到蚕茧到位时,单片机同样通过电机驱动启动转臂挡板电机,挡住蚕茧,关闭其它电机以及电磁铁,并等待蚕茧的后续处理。
2.4 传感器模块
在倾斜输送板斜上端安装蚕茧堆积量传感器,以避免出现蚕茧堆积过多、堵塞通道的情况;另外,在倾斜输送板的斜下端安装蚕茧位置检测传感器,以检测蚕茧是否到位,为后续的蚕茧加工做好准备。系统中各个传感器为输入量,单片机通过对各输入量的分析,来实现对电机和电磁铁的控制,以保证蚕茧能有序的输送。其中,蚕茧堆积量传感器和蚕茧位置检测传感器采用的是光电传感器,光电传感器首先把被测量的变化转换成光信号的变化,然后借助光电元件进一步将光信号转换成电信号。光电传感器电路都由电子零件构成,所以不包含机械性工作时间,响应时间非常短,能够保证整个装置快速、准确地工作[8]。
该设计选用的是对射式光电传感器。该传感器因为检测无接触、检测距离大、检测精度高而广泛应用于测距、测速、计数和检测物体等。对射式光电传感器分为投光器和受光器两部分,两者光轴重合在同一直线上。工作时,投光器发出调制光,被受光器接收,变为电信号。当被检测体进入检测区时,光被遮挡,受光器无光可接收,传感器输出状态改变,如图4所示。输出状态的改变量被单片机接收,单片机通过分析改变量来控制对各电机的动作,从而使整个设计协调平稳工作。
3 系统软件设计
系统软件设计的主要任务是:首先,对单片机各个模块进行初始化设置;然后,启动排蚕轮电机和同步齿形带电机以及电磁铁,这样在料斗里的蚕茧会在排蚕轮的转动下掉入倾斜输送板;同时,电磁铁通过弹簧钢片带动其中一块倾斜输送板前后往复运动,使蚕茧滑下,同步齿形通过电机带动拍打压茧机构也开始不停地动作,以保证蚕茧整齐有序向下运动。
初始化的传感器模块一直检测蚕茧是否堆积过量和蚕茧是否到位,单片机对传感器传过来的数据进行处理,然后分析反馈数据对各个步进电机和电磁铁来精确控制,保证了蚕茧有序的排列。待检测出蚕茧到位时,单片机将启动挡臂电机挡住蚕茧,关闭其它电机和电磁铁的动作,等待后续处理完成后,再重新返回工作。另外,单片机通过传感器对步进电机和电磁铁进行闭环控制,从而有效避免了由于蚕茧堆积等原因引起系统无法正常作业的状况。本装置实现了蚕茧自动化分离排列,提高了工作效率,适合大规模的蚕茧分离场合。系统软件流程图如图5所示。
4 结论
1)蚕茧的输送通道设计为倾斜槽,并有振动机构和拍打压茧输送机构辅助该装置动作,使蚕茧能够逐个排列向下输送。
2)V型倾斜输送轨道的设计新颖,能够将蚕茧平稳的往前运送。
3)轨道上方的压茧板不仅可以将轨道上的蚕茧整齐的排列,而且还可以将蚕茧平稳的往前输送。
4)本装置结构紧凑、性能优良、操作轻便;可广泛应用于速度较高的分离种蚕的场合,方便对蚕茧进行后续加工。
摘要：设计了一种蚕茧自动排列输送装置,它能够将蚕茧整齐地排列在输送轨道上面,方便对蚕茧的后续加工。系统采用单片机对步进电机和电磁铁进行控制。此外,单片机和各传感器的配合使整个软件控制形成闭环系统,从而保证了装置作业的可靠度。该设计实现了对蚕茧的自动分离和整齐排列等操作,结构简单,作用可靠,可广泛应用于蚕茧的自动化生产过程中。
关键词：蚕茧,自动排列,单片机,传感器
参考文献
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[8]李训经,雍炯敏,周渊.控制理论与基础[M].北京:高等教育出版社,2010.
输送装置 篇2
0引言
1887年，美国出现了第一台螺旋输送装置;此后，由于粮食、化工、冶金、码头等多种行业的需求，不断完善，逐渐研制出了多种系列的螺旋输送装置。该装置输送过程中能完成揉搓、压缩、搅拌、混合等处理，在实际生产过程中还能实现变频调速和准确控制输送量，是污泥、栅渣等的专用设备，同时也是喂料或卸料专用装置。
随着螺旋输送装置在多个行业中应用的普及，对其性能要求也越来越高。适用性强、可靠性高、节能环保、效率高、功耗低等特点己成为今后螺旋输送装置发展的主要方向。目前，国际上对螺旋输送装置的研究基本集中在应用先进的方法和计算机技术对传统装置进行理论分析并改进设计、对结构和参数进行优化、进一步修正经验公式、研发新产品及其用新的控制技术等。
1.国内外螺旋输送装置的发展状况
1.1国外螺旋输送装置的发展状况
1.1.1理论分析方面
国外螺旋输送装置适用于多种流动性好的物料的中短距离的输送和提升，通常用来输送散装物料和干燥的固体颗粒，并能准确地控制输送量。有很多学者通过对水平和垂直螺旋输送装置的输送过程进行理论分析，对输送性能进行评估，并找出了影响因素及其因素之间的关系。其中，Chris等人研究了机器本身的结构参数对输送性能的影响CLEARY等人研究了输送对象的特性对输送性能的影响。但是，设计过程中对螺旋输送装置的理论分析不够完善，对一些参数的计算仍根据经验公式来确定，导致机器在输送过程中出现生产率低、功耗大等问题。
1.1.2设计制造方面
国外研制的螺旋输送装置除了常规结构以外也根据不同的应用场合设计出的特种结构型:锥形直径螺旋、锥形轴及变螺距螺旋和锥形轴变螺距螺旋等。这些螺旋输送器由于结构复杂、制造成本高、功耗大，所以不适应生产需求，没有被广泛的应用，需要进一步完善。
除了以上提及的螺旋输送装置以外，把不同规格的水平螺旋输送机和垂直螺旋输送机组合起来形成一个卸船机系统。在国外，很早以前就开始对螺旋卸船机进行了研究，其中技术领先的公司有瑞典的Siw-ertell和Carlsen公司、意大利的VAM公司以及法国的IBAV公司，单机卸船能力都能达到1000t/h以上，其中Siwertell公司研发的螺旋卸船机卸船能力达到了2 700t/h。
1.1.3仿真研究方面
根据现有的文献得知，国外对螺旋输送装置的性能分析方面主要集中在利用虚拟样机技术对机器进行动态监控及可视化研究。
20世纪70年代Cundall开发了离散单元法(DEM)，能准确模拟仿真颗粒在系统内部的运动情况。在输送领域中，Groger首次利用DEM法分析了管道输送装置的输送性能。随后，OWEN等人前后利用DEM法对不同形状的散粒物料在不同状态下的螺旋输送机内的运动情况进行模拟仿真，并把得出的结论与试验值和经验值比较，结果表明他们所采取的方法是可行的Patel等通过分析DEM法在螺旋输送机输送过程仿真方面的研究现状，并提出了建议:未来有限元法能代替离散单元法实现物料在输送机内运动整个过程的动态观察及分析。
1.2国内螺旋输送装置的研究状况
1.2.1结构参数和螺旋叶片形状方面
由于我国螺旋输送装置被广泛应用于多种行业，其结构参数和叶片的形状种类较多。从结构参数方面来讲，有变速、变螺距、变外壳直径、变轴径、大倾角、可伸缩等螺旋输送装置。除此之外，有无轴螺旋输送装置，适用于污泥、垃圾处理，也适合输送农作物秸秆等粗饲料。但是由于造价成本高，以及受到结构参数方面的影响没有被广泛推广应用。很多学者针对不同结构参数的输送装置进行了大量的研究，结果表明，合理设计和改进其结构参数对解决实际应用过程中的堵塞、效率低、功耗大、寿命短等问题都具有现实意义。
对于螺旋输送装置堵塞问题，很多学者做过多方面的研究。通常是因为螺旋叶片和壳体的间隙小，被输送物料的流动性差或者输送长度大于时所用吊轴承所导致。针对以上实际问题，李学哲对小直径的螺旋输送机堵塞原因进行了分析，并提出了改进措施。通过试验，证明改进后的输送机完全能避免堵塞。
对于输送装置易磨损、效率低、功耗大、寿命短等问题，学者们通过理论分析与试验研究找出了原因，并提出改进措施。杨志勇等通过分析指出螺旋输送机在使用过程中常因叶片、螺旋端头和吊轴承的严重磨损而导致输送效率降低甚至报废等情况。马晓录为了减小快速螺旋输送机螺旋叶片和机筒间的摩擦，对其间隙进行了研究，给出了两者之间间隙的设计及计算公式，指出了方便有效的方法，经过试验证明结果合理可靠。商兴国分析其工作原理及固体材料和螺旋输送机叶片的磨损机理，并通过试验得出了叶片的磨损规律。
国内常见螺旋面可分为4种类型:实体螺旋、带式螺旋、浆状叶片和齿状叶片，根据所输送物料的种类和物理特性来选定。其中，应用最广的是实体螺旋，它具有结构简单、生产率高的优点，适合输送干燥的粉状、粒状以及有粘附性的物料;带式螺旋多用于块状、较大颗粒状和稍带粘性的物料，输送的物料较为均匀，也可用在两种物料的混合上;浆状叶片适用于输送易被挤压成块和潮湿发粘的物料，输送过程中对物料具有强烈的松散、搅拌作用;齿形螺旋适合输送腐蚀性强、粘性大的物料，同时也有松散和搅动作用。
1.2.2设计理论研究方面
我国很多学者针对各种水平和垂直螺旋输送装置的各个参数进行过大量的试验研究，结果表明各种机型基本上能满足输送要求。但同时指出，随着螺旋输送装置在各行业中应用的拓展，对其性能要求也越来越高，因此完善设计理论分析，并深入研究其工作性能，对于有效地解决实际应用过程中遇到的问题，提高劳动生产率，实现输送机械化和自动化都具有现实意义。 根据文献得知，多数研究主要集中在对螺旋输送装置的输送机理进行理论分析并给出计算方法，对螺旋轴进行设计和校核以及寿命预测，对于螺旋叶片的设计，外密封装置的研制，制造材料的应用分析，传动装置的设计及驱动电机的选择等方面做了研究，并给出了计算公式。但是，对于传统的设计理论和设计方法而言，过程繁琐且精度低，未能避免实际应用过程遇到的生产率低、功耗大等关键问题。
随着计算机技术的发展，有学者开始利用先进的虚拟样机技术对输送装置进行选型和设计，并对其进行有限元分析。其中，屈少敏利用SolidWorks软件具有的系列零件的设计表配置和驱动功能实现了碾米机上螺旋输送器零件模型的快速创建，克服了传统设计方法繁琐，降低了人为造成的偏差，提高了精度和设计效率。胡树林等对煤矿螺旋输送机的主要参数进行了设计，并用ANSYS软件对其关键部件进行有限元分析，结果表明该设计能满足实际要求。李英通过分析垂直螺旋输送机内物料的运动和受力情况，以其最佳输送状态理论为基础，得出了最佳转速和最大输送效率的计算理论，并在VisualC+ + 60平台下开发了快速设计计算垂直螺旋输送机的界面。通过实际应用证明:该用户界面使用方便，能满足快速客户化的生产模式要求郭维城等设计出了一种秸秆物料专用垂直螺旋输送机，利用SolidWorks软件对其进行建模优化，它结构简单、操作安全方便、截面积小、造价成本低，能完全满足实际需求。
国内对螺旋输送装置的产品介绍很多，并在多种秸秆类粗饲料的输送和喂入场合使用，如联合收割机、压块机和膨化机上都设计到;但是对输送过程的理论分析文章尚不多见。黄石茂通过分析纤维物料输送过程中堵塞的原因，并对影响因素进料口的几何形状进行了改进设计，减少了堵塞，提高了输送能力螺旋输送机由于结构简单、占地面积小、安装灵活及密封性好等优点，在粗饲料加工过程中被受广泛的应用。白晓虎等研制出了秸秆螺旋输送装置，并对其工作性能进行了试验研究。实验结果表明:其可满足不同粒度和含水率的秸秆物料的喂料要求。
国内很多学者对现有的产品基础上做大量的改进设计，同时提出了对新型产品(如弯曲母线螺旋面、变螺距、变直径等螺旋输送装置)开发利用的展望。也有学者研发了新产品，杨丽珍研发出了一种输送过程中伴有密封及高压要求的新型高压密封螺旋输送机。
1.2.3优化研究方面
随着螺旋输送装置在各行业中应用的扩大，对其要求也越来越高。目前，在实际应用过程中仍存在功耗大、生产率低等的问题，解决这些问题的.方法就是利用先进的手段对输送过程进行动态监控及对机构性能进行优化设计。
螺旋输送过程的动态监控方面，一些学者做过这方面的研究工作。其中，太原科技大学的学者们针对垂直螺旋输送装置的研究较多，并且得到了一定的科研成果。孟文俊等对垂直螺旋输送机内散体物料的分布情况进行分析，表明机器内散体物料可视为非牛顿流体，利用FLUENT软件对垂直螺旋输送机输送过程进行模拟仿真，得到物料在其内运动的密度分布规律;同时指出，用以上的原理可以计算出垂直螺旋输送机内任意位置的物料的分布情况。李海燕在颗粒仿真软件(EDEM)内建立被输送散体颗粒的实体模型，并用离散单元法(DEM)进行了模拟仿真垂直螺旋输送装置的性能参数对输送性能的影响情况，同时也分析了散体颗粒在机器内的流动状态。程敬爱等从宏观和微观上分析散体的流动性能，建立特定型号:LS1000垂直螺旋输送机的实体模型，采用EDEM软件对其不同表面摩擦因数的散体在不同转速的立式螺旋输送机内的流态进行仿真，得到了散体速度矢量图。
优化研究方面，螺旋输送装置的参数多，确定时复杂又繁琐，常规的设计很难得到其最佳匹配的值。因此，学者们利用虚拟样机技术对螺旋输送装置的结构参数进行计算机仿真并优化研究。赵红霞等对螺旋输送机进行了合理简化，找出效率最优时的螺距计算理论模型，利用摩擦理论推导出效率优化公式;选用了适当的数学手段，计算出了输送机在效率优化后的螺距，并对其进行数据处理;利用MATLAB最小二乘法拟合出输送效率最优时螺距的通用计算公式舒服华以质量最轻和传动效率最大为双优化目标，建立螺旋输送机的优化模型，利用蚁群算法进行了优化求解。结果表明，在满足螺旋输送机使用性能的前提下，有效地降低了机器的质量，并提高了输送效率。徐展等也用以上两个参数为目标函数，建立了螺旋输送机的多目标优化模型，利用粒子群算法编程来求解数学模型，并用遗传算法进行优化和求解。结果表明，机器的质量减少了8. 2%，输送效率也提高了4. 5 %螺旋输送机的设计优化应根据具体的工程实际建立目标函数和约束条件，有学者指出应用遗传算法对其进行求解才能更准确地达到优化目的。张东海利用遗传优化算法建立参数化的螺旋输送机优化数学模型，并对其进行参数化设计和优化，利用改进后的遗传算法得到了能解决实际问题及对螺旋输送机设计有参考价值的可行的优化结果。
2存在的问题
2.1理论研究不够系统、完善
对螺旋输送装置在工作过程中生产率低、功耗大等主要问题的理论研究不够系统、深入，没有把两者结合起来考虑，作为对螺旋输送装置总体分析和优化的对象。
没有从系统角度出发对螺旋输送装置的各个性能参数之间的最佳匹配关系和输送对象的各个特征参数对输送性能的影响进行相关研究。
2.2产品的适应性差、可靠性不高
螺旋输送装置在输送过程中受输送对象特性的影响，在同一个行业内输送不同特征参数的物质时其结构参数也是多样的均为不成系列，缺乏适应性强的输送装置，其各种部件及易损坏件之间不能互换。
工作过程中主要磨损部位为螺旋端头、叶片和吊轴承。这些部件一旦发生故障将影响整个输送工作，因此可靠性是进一步提高工作效率的关键。目前有学者对该问题进行理论分析并提出了相应的对策，但没能从根本上有效的解决实际应用过程中遇到的磨损失效问题。
2.3缺乏粗饲料输送过程的理论分析与研究
螺旋输送装置己成为秸秆类粗饲料收集、储存、加工工程中的必要设备，但是输送过程中存在严重的堵塞、翻滚等现象导致输送装置的生产率低功耗大等问题。国内外对粗饲料螺旋输送装置的研究研究极少，制约了螺旋输送装置在粗饲料行业中的发展。
3发展趋势
研制带式输送机运行状态检测装置 篇3
【摘要】青州卷烟厂制丝车间在产烟丝物料输送方式主要采用皮带传送，由于皮带输送机状态不易监控，一旦发生堵料影响生产连续性和生产效率，因此急需研制一种带式输送机状态检测装置来实时监控皮带输送机的运行状态以保证生产连续运行。本研究通过对带式输送机的原理入手，最终研制出带式输送机状态检测装置，实现了对生产线皮带输送机的状态检测，具有较高推广价值。
【关键词】带式输送机
带式输送机是一种摩擦驱动以连续方式运输物料的机械。主要由机架、输送带、托辊、滚筒、张紧装置、传动装置等组成。如果在输送时出现皮带跑偏、打滑等现象，现有监控设备不具备即时报警及整线控制功能，皮带不动，物料不会被移走，造成前工序严重堵料。
一、问题来源
制丝车间在产烟丝进出料物料输送方式主要采用皮带传送，物料输送到缓存柜内再通过同步带输送到振槽上，供下道工序生产使用。生产中缓存柜到下工序的输送过程中，存在皮带跑偏、打滑等现象且无法彻底解决，常导致严重堵料。对2015年1月至5月预混柜堵料及疏通时间进行了统计，预混柜皮带机输送共发生9次堵料，每次堵料疏通时间长达50分钟以上，累计延误生产近5个小时。制丝车间大多数缓存柜的进出料皮带等都存在类似的问题，因此研制一种对输送带运转状态检测的装置迫在眉睫。
二、确定课题
（一）确认目标
为解决皮带因堵料或故障停止运行难以及时排除的问题，我们提出研制带式输送机状态监测装置。
（二）目标可行性分析
皮带输送装置由主动轮与从动轮向两侧张紧，传动方式是由主动轮提供动力，带动从动轮旋转，此输送带距离长，并且为异形带，因此难以张紧，在皮带发生跑偏，堵料等故障时，难以张紧的皮带与主动轮之间摩擦力不足，主动轮旋转时皮带会出现打滑现象，除主动轮之外其他部件停止运行，如果加装检测装置，对除主动轮之外的部分运行状态进行检测，就能够准确检测皮带运行状态。
三、制定并优选方案
（一）检测控制方案
通过对皮带运行状态进行分析，制定了检测皮带运行控制流程：
（二）检测装置方案
从动轮旋转状态检测方案：在从动轮上安装一半圆柱形被检测装置，在旋转时半圆弧一面通过传感器检测其旋转脉冲信号。传感器则采用电感式传感器，其抗干扰能力强，工作可靠并且其灵敏度高，能检测出0.01微米的位移变化。控制系统我们则采用PLC+编程元件，控制程序可变维护方便。报警器则采用光闪报警器。
四、方案实施
（一）对策实施一：设计与从动轮直径相同的圆柱型铁柱，将其切割成半圆柱形，在中部设计两个直径5.5mm孔位两个，并在从动轮相应位置打孔固定。（二）对策实施二：选用倍加福公司的NBB8-18GM60-A2-V1型号的电感式传感器，根据被检测物位置选择安装的位置。（三）对策实施三：编写PLC程序，设定200ms为固定脉冲，采样数可调，。程序设定为：规定时间内脉冲数<50%，则程序判定为皮带发生打滑，上游设备停止供料，计数脉冲数正常后，设备恢复正常运行。
五、效果检验
我们在无料情况下模拟皮带异常情况，试验上游设备运行情况，检测设备每次都能控制上游设备停机并发出报警，检测准确率达到100%，且物料堆积过多造成的堵料现象消除。在装置安装之后我们统计后续三个月的堵料疏通情况，共发生5次堵料，检测设备均能及时报警并停机，测准确率达到100%大大提高了生产作业效率！
六、总结
加装皮带运行状态检测装置后，皮带异常致堵料疏通时间直接由50min以上降低到了5min左右，每年节省生产时间940min左右，避免了大量物料断流、加工精度下降等问题，极大的提高了生产效率和生产连续性。目前，已经将控制程序改动部分上传固化QZZS/ZS1/CPU416-3/FC237中，将程序改动对各班组技术人员在工控机上演示学习。由于车间生产线各工段大量使用带式输送机，本装置的研制及采用具有极大的推广应用价值。
参考文献
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[2]王雪池.带式输送机跑偏的原因与解析.中国新技术新产品， 2015：23.
作者简介
赵中民（1982--），本科，山东青州，主要从事烟草设备与计算机应用的研究。
钩体检修输送装置的研制 篇4
过去, 南车石家庄车辆有限公司的钩体检修作业曾延续作坊式的生产模式多年, 生产工艺落后, 没有专用的检修设备, 工作环境恶劣, 检修效率较低。由于作业场地布置散乱、工序间衔接不流畅, 工件的移动只能依靠起重机频繁吊运, 对安全生产十分不利。落后的生产工艺使得钩体的检修质量得不到保证, 直接影响整车的产品质量。为了提高货车修理的标准化作业水平, 改善生产环境, 减轻工人的劳动强度, 使钩体检修生产程序化、流水化, 特研制了钩体检修输送装置。
2 装置的设计思路
为了配合标准检修工艺线的建设, 该设备要能够实现车钩的清洗烘干、去磨耗板、去套、焊磨耗板、镶套、扁销孔焊修、扁销孔铣削、钩耳孔焊修、钩耳孔铣削、完工检查等修理工序的流水作业, 并且能够满足以下要求:①总体外形尺寸不大于4.5 m×2.4m×2.2m, 总重不超过30t;②检修流程节拍小于6.5 min;③使用安全电压;④喷淋时间短于1 min, 烘干时间短于4.5 min;⑤运输小车能够实现前进、后退、停止和任何位置的遇车自停、障碍自停, 且能实现循环使用。
针对以上设计要求, 经过周密的方案调研及充分的可行性分析论证, 并结合公司的工艺状况, 提出了采用两条平行输送线, 运用闭环式生产工艺, 钩体的位移采用车载式移动方式, 输送线内设置2台48V直流电动运输小车, 运输小车走行至流水线端部, 由两台机械传动式平移机构, 改变其运动的方向, 以实现输送小车的循环运行, 形成闭环式输送线, 所有可走行的机构, 均可单独控制实现其位移的总体设计方案。
3 结构组成及功能
图1所示为钩体检修输送装置组成, 各部分的功能如下:
(1) 底座:
由10个独立组件组成, 所有组件均采用槽钢、钢板及加强筋焊接结构, 便于制作、吊装和运输。底座工作台面上铺设轻轨, 作为运输小车的运行线路。
(2) 平移机构:
主要包括平移小车、平移底座及传动机构, 采用型钢及钢板焊接结构。传动机构设有一台0.75 kW摆线针轮减速机, 采用链传动及丝杠传动。该装置可使平移小车在主送线与回送线间往复移动, 实现电控运输小车的循环运行。
(3) 运输小车:
主要包括车体、走行、卡具三部分, 运输小车采用钢板焊接结构。走行部分为一台0.75 kW直流电机配以走行摆线针轮减速机, 采用链条传动方式实现小车的前进和后退。卡具由回转圆盘、卡具架、滚轮、蜗轮蜗杆机构组成。回转盘由滚轮支撑在卡具架里可以绕圆心回转, 卡具架通过蜗轮蜗杆机构带动可以绕蜗轮轴线回转且自锁。
(4) 烘干喷淋机构:
主要包括不锈钢框架、喷淋管系统、烘干箱等部分。烘干箱内根据最佳热效应位置, 布置有22 kW电热管, 轴流风机将经电热管产生的热能转化成热风, 通过导风管从烘干箱的不同部位吹向工件。烘干箱设计为两组, 可独立完成烘干作业, 设计工件烘干时间为4～5 min。
(5) 电控系统:
该流水线根据使用要求, 设计了整流变压器控制屏主回路及控制回路电气电路;在控制回路中设计了直流过流继电器, 以保护整流变压器及大功率整流二极管, 延长了电器元件的使用寿命;设计了采用PLC控制的喷淋冲洗-烘干部分主回路电路;设计了运输小车电机主回路及控制回路电路, 以实现运输小车的任意位置停车、运动中的相撞停车及障碍停车;设计了安全可靠的滑线取电装置, 以保证生产的顺利进行。
4 设备的特点
(1) 输送装置底座采用焊接结构, 具有足够的刚性及强度, 能够承受较大的载荷。
(2) 电动输送小车设前进、后退、停止电控按钮, 并在小车前、后装有行程开关, 可实现任何位置的遇车自停、障碍自停。
(3) 采用48 V直流电源供电, 安全可靠。
(4) 工件在小车上自动定位, 手动夹紧, 并能够绕工件长轴线360°回转, 且转动到需检修的方位可以停留, 停留时能够锁紧, 方便了检修作业。
(5) 平移机构采用牵车台结构, 丝杠传动, 行程开关控制, 停止位置准确, 实现了输送线的闭环操作和循环运转。
(6) 烘干喷淋作业集成为一个工位, 喷淋、烘干动作采用PLC控制, 最大限度地缩小了占地空间, 提高了自动化程度。
(7) 采用手动和自动两种控制方式, 操作简单, 对操作者的素质条件没有特殊要求, 减少了人为因素对设备以及产品质量的影响。
(8) 结构简单, 标准化系数高, 可靠性高, 便于维护和保养。
5 应用效果
浅谈长距离带式输送机与翻带装置 篇5
摘 要：随着国民经济的发展，各行业对物料的输送提出了新的要求，带式输送机已不只是场内及车间与车间的输送设备，而成为可以与汽车运输相竞争的输送设备。翻带装置的设置有效地解决了长距离带式输送机运行中的诸多问题，对长距离带式输送机的运行起到了非常重要的作用。
关键词：长距离带式输送机；翻带装置；物料残留
中图分类号：TD528.1 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2015）23-0125-02
1 长距离带式输送机
1.1 长距离带式输送机的优点
随着国民经济的发展，各行业对物料的输送提出了新的要求，带式输送机已不只是场内及车间与车间的输送设备，而成为可以与汽车运输相竞争的输送设备。一条长距离带式输送机可取代因工程场地、地势等原因造成的两条甚至多条通用带式输送机，简化了系统的工艺设计，减少了转运站和输送转接卸料设备的数量，使工程场地占用减少，工程造价、使用维护成本降低，因此，国内外许多工程都选择长距离、大运量的带式输送机作为输送设备。
1.2 长距离带式输送机的缺点
但是，由于长距离带式输送机输送距离较大，输送行程较长，输送残留的物料就会引起回程托辊和输送带粘料严重，增加了输送机的运行负担，倘若输送的是粘性较大或者本身水分较大的物料，情况会更加的严重。
还有，长距离带式输送机由于长距离、长时间的运行，使输送带的磨损较快，降低了输送带的使用寿命。
再有，长距离带式输送机不能像短带式输送机一样在厂房或机房内布置，而是露天布置，冬季时输送带面附着一层薄冰，尤其是寒冷地区，冰层和残留物料冻结在一起就更加重了输送机的运行负担。
这些问题都会降低带式输送机的输送效率，增加能耗，更有可能造成输送带跑偏，甚至输送带撕裂。
2 翻带装置
那么，怎样才能避免这些问题，提高长距离带式输送机的运行效率呢？目前国内外长距离带式输送机的清扫多采用在回程段设置翻带装置，经实践证明，这种设置有效的解决了以上所述问题。
2.1 翻带装置的工作原理
一般情况下，长距离带式输送机都在回程段设置两个翻带装置，即机头、机尾各布置一个翻带装置，其工作原理是在带式输送带回程时通过机头翻带装置迫使输送带翻转180 ？觷，如图1所示，使输送带的承载面（即输送带的工作表面）朝上，从而使输送带非承载面与托辊接触，待输送带运行到机尾翻带装置处，再迫使输送带翻转180 ？觷，如图1所示，使输送带的承载面朝下，输送带经两次翻转，其承载面转回到原来的位置，就可以继续承担运输的任务了。
2.2 举例说明翻带装置的作用
2.2.1 失败的案例
翻带装置对长距离带式输送机经济有效运行起着不可替代的作用，长距离带式输送机不设置翻带装置将会付出惨痛的代价。
以我厂的产品为例，2009年我厂承制了内蒙古国华呼伦贝尔发电有限公司2.366 km水平转弯长距离带式输送机，这条输送机主要是将燃煤从宝日希勒露天矿业场地分流站接口输送进电厂，在皮带机回程头尾各设置了一个翻带装置，如图2所示。
但是在使用过程中，液压拉紧装置使用效果不好，现场将液压拉紧装置改成垂直拉紧，由于空间紧张，最终决定将翻带装置拆除，可是拆除后出现了很多新的问题。
首先，由于输送物料为褐煤，粘性较大，清扫器对承载面的清扫效果甚微，粘附在回程分支上的物料沿线撒落，既浪费物料，又增加沿线的清扫工作量。
除此之外，输送机跑偏问题较以前严重了，靠近头部的增面滚筒窜轴严重，经常需要维修工人重点“照顾”，给维修工作增加了负担。
针对这些问题，维修部门的工人们绞尽脑汁，他们不仅在头部增面滚筒的后边增加了螺旋清扫滚筒，还在回程分支增加了大量的螺旋清扫托辊和双螺旋自动调偏装置，以此来对付残留物料和跑偏的问题。
此外，他们还在输送机下方铺设了一条专门用于清扫的道路，每隔一段时间就安排清扫人员进行清扫，浪费了大量的人力和物力。但是，由于当地极端最低气温达到-43.6 ℃，到了冬季残留物料被冻结在输送带和回程托辊上，给输送机的运行带来了很大的麻烦，输送机时常会因此而跑偏，这在很大程度上降低了托辊、滚筒和输送带的使用寿命。而此时，沿线的清扫工作就变得更加困难了，撒落的物料与冰雪冻结根本无法清除，只能到来年开春的时候才能清除，对周围的环境造成了污染。
2.2.2 成功的案例
有失败的教训也有成功的经验，2011年承制的冀东水泥包头6.2 km、7.2 km的输送机和2013年承制的冀东水泥内蒙巨金山矿山9.2 km长距离水平转弯带式输送机项目都成功的运用了翻带装置。这几条输送机输送距离较长，经过开发区和农田，要严格控制对沿线环境的污染，同时其使用地极端最低气温都很低，结冰期较长，翻带装置的设置有效地解决了这些问题，保证了输送机的顺利运行。
2.2.3 设置翻带装置的必要性
由此可见，翻带装置在长距离带式输送机中的设置是非常有必要的。翻带装置在翻转输送带时可以将带面上残留的物料自动清理掉，减轻了输送带运行的负荷，从而降低了能耗。
若是气温较低或比较寒冷的地区，当气温降到一定温度，输送带表面形成冰层，这不仅增加输送带的运行阻力，还会加大输送机功率损失，这时翻带装置的设置就显得更加重要了，输送带的扭转使带面上的冰层扭裂破碎，从而达到自动破冰、脱冰的作用。
除此之外，翻带装置还起到了延长输送带寿命的重要作用，输送带经翻带装置翻转，回程时下输送带面工作，减小了上输送带面的工作时间，还能在一定程度上降低输送带的工作强度，从而延长了输送带的使用寿命，同时，也降低了输送带跑偏的可能性，在很大程度上增加了托辊、滚筒运行的可靠性和使用寿命。
3 结 语
实践证明，长距离带式输送机应合理设置翻带装置，翻带装置的设置能够降低输送机的维修机率和成本，增加输送机运行的可靠性和经济性。
参考文献：
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[2] 汪宗华.带式输送机[M].北京：机械工业出版社，1992.
[3] 宋伟刚.通用带式输送机设计[M].北京：机械工业出版社，2007.
输送装置 篇6
螺旋输送装置是粗饲料收获、加工及处理过程中不可缺少的设备之一,提高螺旋输送装置的生产能力、降低功耗是设计者和使用者的追求。北欧国家秸秆输送装置的发展已成熟,丹麦的秸秆输送技术最为先进,其设计出 的产品在 欧洲国家 得到广泛 的应用[1],但是理论分析方面的报道尚不多见。在我国螺旋输送装置作为农业工程领域散装固体物料的喂料设备,输送和提升已有百年历史,但作为农业纤维物料的输送装置刚刚引起人们的关注。
目前,螺旋输送装置实际应用过程中存在生产率低、功耗大等问题。影响螺旋输送装置生产能力和功耗的因素除了其本身的结构参数之外还与喂入量和螺旋转速有直接关联。喂入量是指单位时间内喂入螺旋输送装置内的物料量。对于农业粗饲料( 本文选用的是揉碎后的玉米秸秆) 来讲,柔软、蓬松、尺寸形状不规则、各向异性的柔性体,国内外研究未能解决该类特殊性质物料的均匀、连续喂料,无法控制喂入量,从而影响输送性能。因此,有必要对影响螺旋输送装置输送性能的主要因素: 喂入量和转速进行试验研究,以期得到较为适宜的喂入量和转速,从而提高输送性能。
1 材料与方法
1. 1 试验装置
试验装置是螺旋输送装置试验台,输送长度2 500mm、螺旋叶片直径为250mm、中心轴直径60mm、螺距为250mm、螺旋叶片与机壳之间的间隙5 ~ 8mm。
螺旋输送装置试验台的构成如图1所示。其主要由电机、联轴器、转速扭矩测量仪、联轴器、调速电机、储料斗、螺旋箱体、螺旋轴和机架等组成。
1 . 电机 2 . 联轴器 3 . 转速扭矩测量仪 4 . 联轴器 5 . 调速电机 6 . 储料斗 7 . 螺旋箱体 8 . 螺旋轴
在电机的带动下,螺旋旋转,物料由进料槽进入机壳内,在自身的重力和螺旋叶片的推力下不断克服物料之间在的摩擦力和物料与槽壁之间的摩擦力,产生相对位移。
1. 2 试验物料
试验物料是经过9R - 40型揉碎机揉碎后的玉米秸秆,长度小于180mm,宽度2 ~ 8mm,含水率72. 24% 。
1. 3 主要设备仪器
JN338型智能数字式转矩转矩测量仪、CNT800 -4T0075G多功能全数字式变频器、120W单项调速直流电机、秒表以及电子秤。
2 试验结果分析
以往对螺旋输送装置输送性能的研究中发现,生产率高、功耗低、输送稳定是理想状况[2]。一些学者通过理论分析找出了影响螺旋输送装置输送性能的主要因素。其中,螺旋的转速和喂入量影响很大; 但该结论未得到试验验证,没有找出影响规律。在此背景下,本文在前人的研究基础上,通过试验研究螺旋输送装置螺旋转速和喂入量对输送量和功耗的影响规律。
2. 1 螺旋转速对输送性能的影响试验
预试验发现,螺旋转速对输送量的影响较大。通过相关文献得知,输送量随转速加快而增大,但是当螺旋转速大于某一临界值时物料会产生垂直于输送方向的跳跃翻滚及被搅拌,不会被轴向推进,从而输送量降低,功耗增大[3,4,5]。
由图2可以看出,螺旋输送装置的输送量不是随着螺旋转速而无限增大,当转速达到102r /min时输送量达到最大值3. 24t /h,转速再高输送量降低。其原因是喂入量不变的情况下转速越高,物料在螺旋槽内主要是以绕轴运动为主,如图3所示。
由图4可知,螺旋输送装置的功耗随转速增大而增大。通过试验研究发现,转速高,槽内的物料翻滚、互相挤压、搅拌,导致功耗增大。当填充率高时,物料在离心力的作用下被抛出料槽,影响正常输送。因此,满足生产率的情况下转速不宜过高。
2. 2 喂入量对输送性能的影响试验
粗饲料( 本研究选用的揉碎玉米秸秆) 是属于形状不规则、柔软、蓬松、各向异性的柔性体群,输送时存在喂料不均匀、不连续等问题,影响输送性能。针对上述问题,本文研究了辅助喂料器,通过试验验证该装置能满足揉碎玉米秸秆的均匀连续喂料。
2. 2. 1 辅助喂料器的设计
本文设计的辅助喂料器如图5所示。主要由支架、电机架、120W单项直流调速电机、弹性联轴器、轴承、喂料斗、挡板、弹齿及旋转轴组成。
1 . 支架 2 . 电机架 3 . 120 W 单项直流调速电机 4 . 弹性联轴器 5 . 轴承 6 . 喂料斗 7 . 挡板 8 . 弹齿 9 . 旋转轴
在实际应用中,螺旋输送装置所输送的揉碎玉米秸秆含水率一般0 ~ 75% 。通过预试验得到钢板与水平面夹角等于45°时,斜面上的含水率为75% 的玉米秸秆匀速下滑,因此选择辅助喂料器的一面做成倾角为45°的斜面,其它3个面做成垂直于水平面。工作时,用调速器控制电机的转速,在电机的带动下旋转轴旋转,固定在旋转轴上的弹齿随之旋转; 物料从喂料斗的斜面与挡板围成的喂入口喂入,物料在喂料斗的斜面上匀速下滑,弹齿旋转把物料喂入螺旋输送装置内。通过挡板的升降,调整喂入口的大小,控制喂入量,同时避免过多的物料喂入喂料斗中,导致弹齿卡死。
2. 2. 2 辅助喂料器喂入量的标定
选择含水率为72. 24% 的揉碎玉米秸秆,其在不同的电机转速下的喂入量,如表1所示。
2. 2. 3 试验研究
螺旋输送装置的喂入量和填充率是成正比的,对于非球形柔性体物料来讲无法准确控制填充率; 但是通过使用辅助喂料器能实现喂入量的控制,进而达到一定的填充率。
螺旋输送装置的螺旋转速70r /min时,测定不同喂入量下输送装置的输送量和功耗。从图6可知,螺旋输送装置的输送量随着喂入量的增加而增大。但是在实际应用过程中能满足输送要求的情况下喂入量不宜过大。输送装置螺旋转速不变的情况下,当喂入量取大值时填充率增大,物料的轴向前进速度减小; 而周向运动加剧,附加物料流逐渐增多,并产生翻滚。当喂入量无限增大,会导致物料在槽内堵塞,卡死,如图7所示。
从图8可以看出,螺旋输送装置的功耗随着喂入量的增加而增大。其原因是: 随着喂入量的增大,螺旋输送装置的填充率增加,当填充率接近于1时每个螺距空间都被物料填满,在螺旋叶片的推力作用下物料群互相挤压并被搅拌、挤碎,物料间的内摩擦力变大。同时物料被挤压到叶片和槽壁间的间隙里,部分物料翻过叶片塌落在前一个螺距中,从而螺旋输送装置的功耗急剧增大,如图9所示。
3 结论
1) 螺旋输送装置的转速越高,功耗越大。但是转速与输送量不是成正比,转速102r /min时输送量最大,转速大于102 /min时输送量随之减少。
2) 设计了辅助喂料器。通过试验研究得出: 随着喂入量的增大,螺旋输送装置的输送量和功耗均为增大。因此,满足生产需求的情况下,转速和喂入量不宜过高。
参考文献
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[3]梁建龙.粮食加工中LS型螺旋输送机型号规格的选择[J].农机化研究,2007(6):45-46.
[4]陈广富,徐余伟.饲料螺旋输送机设计参数的选择和确定[J].饲料工业.2008,29(15):1-5.
胶带输送机失速自动保护装置 篇7
一线初期安装的失速保护装置为国内某公司生产的胶带失速检测自控装置 (以下简称失速开关) , 其检测轮安装在胶带输送机上, 通过胶带运行带动检测轮, 在使用过程中出现以下情况:
(1) 触轮磨损快, 使用寿命短。由于触轮所带动的检测器的传动轴承受胶带上物料重力, 导致传动轴内部两端轴承磨损速度较快, 检测装置的速度很快就会低于失速开关的可调速度, 引起信号继电器动作导致设备频繁跳车。为避免这种情况的发生, 要定期对失速开关的检测装置进行更换, 工作量很大, 经济开支也不小。
(2) 抗干扰能力差。在失速开关的检测装置附近使用对讲机, 会引起失速开关动作, 胶带跳停。夏季的雷雨天气, 雷电也会引起失速开关动作。曾多次因雷电原因使全厂多条胶带同时跳停, 中控显示失速开关动作, 导致在雨季料湿时节不能使用该失速开关。
由于一线失速开关在生产过程中根本无法对设备起到应有的保护作用, 最后所有胶带机都取消了该种失速保护。我公司二线使用的所有胶带输送设备都要求加装失速保护装置, 但是鉴于一线失速开关的使用情况和其他公司失速开关的使用都不理想, 二线的所有胶带输送设备暂时没有加装失速保护装置。但是在生产过程中, 频繁出现皮带拉断现象, 严重影响到全厂正常生产, 同时频繁更换胶带, 也给公司增加了不小的经济开支。这样胶带问题引起公司的高度重视。
公司专门派人到使用胶带失速保护装置比较理想的单位参观考察, 同时通过互联网在网上查阅相关资料, 通过反复考证研究试验, 最后决定用某公司生产的XSA-V11801型电子测速开关来代替我公司以前用的DH-III型失速开关。该电子测速开关安装在胶带输送机的从动轮上 (具体安装如图1) 。
它通过检测安装在从动轮上的检测条的运行情况来判断胶带运行是否正常。胶带正常运行时, 从动轮带动检测条同步转动, 每个检测条通过电子测速开关时, 测速开关就产生一个脉冲, 每分钟产生的脉冲数目达到预先测速开关设定的数目时 (该数目可调) , 胶带视为运行正常, 当每分钟产生的脉冲数目低于设定值时, 测速报警开关动作, 送至控制系统一个失速报警信号。当胶带出现打滑时, 从动轮的转速会明显降低, 甚至停转, 这样在单位时间内测速开关检测到的脉冲数目就会减小, 达不到开始设定的脉冲数, 就发出相应的报警信号。测速开关的电气原理如图2。
在DCS系统中, 我们根据现场测速开关的实际运行情况对失速信号又进行了进一步的处理。第一, 根据胶带的长短设置一个启动失速屏蔽时间;第二, 胶带正常运行时加一个信号闪跳屏蔽延时;第三, 失速信号只有在胶带运行时有保护作用, 也就是说胶带只有在有运行信号时, 才参与设备保护。在自动控制中为达到以上要求, 我们给现场来的信号编制了控制处理程序 (图3) 。
这是用梯形图编程后封装的功能块, 其中的变量G-ALRR是故障复位管脚, OP是胶带运行信号管脚, SD为接现场来的电子失速开关来的信号管脚, STATT-T为设定启动延时屏蔽管脚, SHINE-T为胶带运行时现场失速信号闪跳延时屏蔽管脚, SD-OUT为程序处理后失速报警信号, 该信号作为设备跳车保护的一个条件, 同时该信号送到操作监控画面, 供操作员参考, 以便出现失速报警时及时通知现场工人确认或者处理。
另外电子测速开关在安装使用过程中还应注意以下几个方面的问题:
(1) 从动轮上安装检测片的多少根据从动轮的转速快慢来定, 转速快, 安装的检测片相对少;安装的检测片应在同一个平面上, 检测片和测速开关的距离为0.5～1cm。
(2) 为防止测速装置检测的脉冲数目不均匀或者内部电位器调整不好导致测速装置误动作, 对现场到DCS控制系统的信号加3～5s的闪跳延时。
(3) 对于坡度大于30°胶带输送机, 转速开关最好不要安装在从动轮上, 应安装在加配重处的摆动轮上, 这是为了防止皮带抱闸出现问题时倒料而撞坏测速装置。
带混合功能的强制输送装置设计 篇8
在塑料加工领域里, 采用的原料一般包括粉状、粒状或者片状物料, 由于所生产制品的不同要求, 需在物料中加入助剂, 比如不同颜色的色母料、防静电剂等进行塑料的改性[1], 为了使加工后助剂在制品中的分散效果更好、更符合人们的设计要求, 一般在加工前对物料进行混合;而由于粉状、粒状或者片状物料, 在加工中容易产生架桥堵塞等问题, 所以在加工过程中, 一般都会采用强制输送, 以解决架桥问题。
现有国内外塑料加工设备中, 都采用材料先在单独的混料机内进行混合, 然后通过螺杆、弹簧等机构进行强制输送到加工设备上, 这样就会造成在输送过程中, 由于不同材料间的松密度、流动性能不一样, 而产生物料输送到加工设备后, 出现分层的现象, 最终影响所加工制品的性能;同时由于混合与强制输送分别采用不同的机构, 设备占地面积增大, 设备成本提升, 也造成了相应的设备能耗、维护成本的提升。
为了能实现将物料混合及强制输送功能合二为一, 以达到物料在混合过程中, 又实现强制输送的功能, 从而避免由于功能的分开, 所造成的一些缺陷。本文结合螺杆的输送机理, 研究开发了一种带混合功能的强制输送装置, 从而有效地解决了物料的混合与输送问题。
1 带混合功能的强制输送装置的工作原理
带混合功能的强制输送装置是塑料挤出生产线[2]的重要设备之一, 本装置采用一条带有左右旋的螺杆 (如图1) , 通过一个减速电机进行驱动, 利用螺纹的输送机理[3], 将螺杆两端的物料同时往螺杆中间输送, 当左右方向输送过来的物料, 在螺杆中间汇合时, 一部分物料通过混料仓中间的物料输送口强制输送到加工设备上, 从而实现物料的强制输送功能;由于左右螺纹的输送能力远大于物料输送口处的输送能力, 从而一部分的物料将在螺杆中间形成拱起状态 (如图2所示) , 由于螺杆两端不间断的补充物料, 中间拱起的物料将上升, 当其上升到一定高度后, 就往两端分散, 从而完成一个周期的混合。
2 带混合功能的强制输送装置的结构设计
如图3所示, 这种带混合功能的强制送料装置, 包括料斗1、送料螺杆2、电动机3、筒状物料混合仓4和出料阀5;物料混合仓4的顶部设有进料口6, 物料混合仓4的底部设有出料口7, 进料口6和出料口7均处于物料混合仓4的中间位置;进料口6与料斗1的落料口8连接;出料阀5安装在出料口7上;送料螺杆2包括杆体201, 以及沿杆体201轴向依次设置在杆体201上的正向螺纹段202和反向螺纹段203, 正向螺纹段202与反向螺纹段203的螺纹方向相反;杆体201的两端可转动安装在物料混合仓4的两侧壁上, 正向螺纹段202和反向螺纹段203均处于物料混合仓4中, 正向螺纹段202和反向螺纹段203的交接点与进料口6、出料口位7置相应, 杆体201露出在物料混合仓4外部的一端与电动机3传动连接。
如图3和图4所示, 预先将正向螺纹段202和反向螺纹段203的送料速度设置为大于出料口7的出料速度, 开始工作时先关闭出料阀5, 不同的物料9预先存放在料斗1中, 物料9从料斗1经进料口6进入物料混合仓4中, 并填满物料混合仓4的空间;电动机3驱动送料螺杆2按一定方向转动, 正向螺纹段202和反向螺纹段203均推动物料9使物料9自送料螺杆2两端往中间输送;当物料9在中间汇合时, 由于自两端向中间的挤压力作用, 物料9向上拱起, 并逐渐上升, 当被拱起物料9达到一定高度时, 就往两端分散, 进行物料9的预混合;开始送料时, 打开出料阀5, 当物料9在中间汇合时, 由于自两端向中间的挤压力作用, 部分物料9由出料口7送出, 另一部分物料9向上拱起, 并逐渐上升, 当被拱起物料9达到一定高度时, 就往两端分散, 从而完成物料9一个周期的混合。从上述工作过程可以看出, 该带混合功能的强制送料装置能够实现物料9的混合和输送, 即是将物料混合装置和物料输送装置紧密结合在一起, 结构相当紧凑, 占用空间小, 节约土地资源;另一方面, 由于物料9混合后立即由出料口7送入加工设备, 没有中间输送环节, 物料9不会分层, 从而提高了加工后制品的品质;另外, 由于当物料9输送受阻时, 往下输送的物料9的量会减少, 往上拱起进行混合的物料9的量会增加, 能够有效地避免因输送故障产生输送阻力加大而导致电动机3过载等问题。
3 结论
为了检验带混合功能的强制输送装置在实际工作的工作性能是否满足设计要求, 在该装置安装完成后进行了初期的测试, 该装置在性能上实现了预期的设计目标, 满足了混合及强制输送的基本要求, 工作性能正常, 达到预期的设计效果。
摘要：分析了带混合功能的强制输送装置的工作原理, 设计了该装置的机械结构, 并研制开发了带混合功能的强制输送装置的样机, 连续进行了实验, 实验结果表明, 该机运行良好、混合均匀、强制输送效果显著。各项性能指标都达到了设计要求。
关键词：塑料,混合,强制,输送
参考文献
[1]刘英俊, 刘伯.塑料填充改性[M].北京:中国轻工业出版社, 1998.
[2]F.汉森编.郭奕崇译.塑料挤出技术[M].北京:中国轻工业出版社, 2001.
浅谈矿用带式输送机张紧装置 篇9
胶带张紧控制装置是带式输送机的主要组成部分, 其作用是在输送机工作时, 保证胶带具有足够的张力, 在起动、制动及正常运转时, 使胶带与传动滚筒之间有所需的摩擦力而不致打滑, 同时限制胶带在各职称托辊间的垂度来防止撒料。
带式输送机张紧装置的作用: (1) 张紧装置能保证输送带在传动滚筒分离点具有足够的张力, 来满足传动滚筒摩擦传动的要求。 (2) 能够按照带式输送机的工况及时对胶带张力做出判断, 随时调节张紧力的大小。 (3) 在带式输送机启动时, 胶带能够被及时张紧, 能大幅改善输送机的启动特性。 (4) 能够动态实现输送机启动拉力和正常运行拉力, 按带式输送机张力的需要以做调节, 以确保输送带在启动时不打滑及输送带运行时张紧力不过大, 进行动态调节。
2带式输送机张紧装置的分类及特点
根据带式输送机摩擦传动原理可知, 为了保证带式输送机正常运转, 必须使输送带在传动滚筒的分离处具有一定的张力, 张力的大小由张紧装置来调节。因此, 对张紧装置的要求是能测出输送带张力并能自动调节张力的大小, 以保持输送带在传动滚筒分离点处具有合适的预紧力。
2.1 多绳缠绕张紧装置
该装置由张紧绞车、滑轮组和牵引钢丝绳等零部件组成。牵引钢丝绳的一端通过负荷传感器和张力表固定在机架上;另一端绕过储带仓移动小车上的动滑轮组及固定在机架上的定滑轮组, 再绕过定滑轮组后缠绕在绞车卷筒上。拉紧绞车装在储带仓末端的机架内, 它包括一个5.5马力的电动机、套筒式联轴器、蜗轮蜗杆减速器、传动轴、一对圆柱齿轮、双作用离合器、离合器操纵装置和卷筒。卷筒空套在主轴上。离合器用键与轴相连, 可在轴上滑动。用一套操纵装置可使离合器用置于传动或制动位置。通过张力表可以直接读出牵引钢丝绳的张力, 从而可以计算出活动滚筒的张紧力大小。用负荷传感器可以控制绞车的转向, 从而调节输送带的张紧力。松带时, 应先使电动机反转, 放松钢丝绳, 停止电动机后, 扳动操纵装置离合器手把, 打开离合器, 同时使离合器制动盘与制动环稍有接触, 保持有微小的制动力, 防止松绳过多, 并保证钢丝绳、小车和滚筒的平稳运行。
2.2 单绳缠绕张紧装置
单绳缠绕张紧装置由电动机、制动器及减速器和绞车滚筒等组成。在绞车车架侧边固定1个托架, 电子测力计通过连杆、弹簧机螺母固定在托架上。牵引钢丝绳穿过行走小车上的滑轮, 一端缠绕在绞车滚筒上, 另一端通过桃形环固定在测力计上。测力计是拉紧装置的固定点, 其震动力通过支承在支座上的压力弹簧得到缓冲。测力计是一个精密仪器, 它将牵引钢丝绳张力的变化反应为电阻的改变, 而电阻的改变在电子测定仪中转化为脉冲, 以控制张紧绞车的电动机和制动器。
2.3 双滚筒缠绕张紧装置
拉紧装置安装在储带后面单独的框架中, 它通过钢丝绳与行走小车相连, 其结构与自动调节输送带张紧原理如下:电动机起动后, 经过弹性联轴器带动涡轮减速器, 再经过链传动装置带动下滚筒。下滚筒通过传动比为1:1的齿轮传动装置带动上滚筒。2个滚筒的转速相等, 方向相反。通过钢丝绳移动活动滚筒小车, 使输送带储存或放出, 或使输送带拉紧放松。控制杆的一端通过钢丝绳绕过2个定滑轮后与动滑轮连接, 另一端带有2根弹簧。通过调节可以做到当输送带中的拉紧力满足需要的数值时, 弹簧对于控制杆的作用力大于钢丝绳对控制杆的作用力, 原被拉伸的弹簧缩回, 带动控制杆向右偏斜, 使装在控制杆上的永久磁铁接通安装在控制箱中的拉紧继电器, 开动绞车拉紧输送带。随着输送带的拉紧, 钢丝绳对控制杆的拉力逐渐增加, 弹簧又逐渐伸长。当输送带拉紧力恢复到调节好的数值时, 控制杆汇到中间位置。这时, 永久磁铁离开拉紧继电器, 继电器断开, 绞车停止运转, 拉紧过程结束。当输送带的拉紧力大于调节好的绞车反向转动, 使输送带放松。随着输送带的放松, 钢丝绳对控制杆的拉力逐渐下降。当输送带的拉紧力恢复到调节好的数值时, 在弹簧的作用下, 控制杆回到中间位置, 永久磁铁断开放松继电器, 绞车停止运转。放松过程结束。
拉紧力的大小可通过下述方法调节: (1) 调节弹簧座的位置或改变弹簧的作用圈, 以改变弹簧对控制杆的作用力。 (2) 改变凹槽中挂钩位置, 以变换控制杆臂的长度。为了防止由于煤量不均而产生的张力瞬时变动, 引起绞车误动作, 在控制杆上装有1个油液缓冲器。通过调整缓冲器油缸内的油孔流出的油量, 可改变控制杆的缓冲振荡。
3结论
总之, 张紧装置是实现带式输送机动态特性优化的一个重要部件。其主要的作用主要表现在:保证输送带在驱动滚筒具有一定的张力, 以防输送带打滑;保证输送带最小张力值, 以防输送悬垂度过大;补
偿了输送带的塑性伸长和弹性伸长;为输送带接头提供必要的行程;在起、制动过程中降低输送带中出现的动应力。张紧装置通过机电一体化技术实现了带式输送机在起动阶段和运行阶段的张力恒定, 不仅有效的保护了输送带接头, 而且有效地避免了输送带因受冲击而断带的危险, 大大延长了输送带的使用寿命。
摘要：带式输送机是煤矿生产的重要设备, 张紧装置是带式输送机不可缺少的控制装置, 它可以实现调节张力、有效监控、快速响应和保证设备和生产安全。本文主要阐述带式输送机张紧装置的特点和分类, 并对各类别带式输送机张紧装置的结构和工作原理进行分析, 当意外停机或停电时, 张紧装置能实现自动制动, 确保胶带处于张紧状态, 保证带式输送机的稳定运行。
关键词：煤矿,带式输送机,张紧装置
参考文献
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带式输送机变频驱动装置的研究 篇10
带式输送机是一种运量大、速度快、维护简便的连续运输设备, 由于他经济可靠, 所以已成为矿井原煤运输的主要运输设备。但随着社会的不断发展, 对煤炭的需求量也逐渐增加, 过去的单机驱动式带式输送机已远远不能满足现代化矿井的需求, 为了适应现代化矿井的高产高效, 带式输送机必须朝着大功率、大运量、长运距的方向发展[1], 所以多机驱动带式输送机是我们迫切需求发展的一个方向。目前国内外大型输送机的驱动单元大多数采用CST和变频调速控制系统, 然而CST系统造价高、系统复杂、维护成本高等原因将随着变频技术的不断发展将逐渐缩小使用范围[2]。依据科技社会的发展方向及实际需求, 本文将针对变频驱动系统展开讨论, 并以三台电机驱动双滚筒的带式输送机进行变频驱动装置的设计。
1 带式输送机对驱动装置的要求
驱动装置是带式输送机的主要装置, 一部输送带的运量、长度、带速、稳定性等都和驱动装置的性能、动力、控制方式等是有直接的关系, 特别是大型输送机。如果驱动装置不符合输送机的启动、功率平衡、运量等要求, 那么就可能造成打滑、断带、烧毁电机等现象。为了寻求一种经济可靠的驱动装置, 国内外很多研究人员研究了多种多样的驱动装置, 最终对理想的驱动装置提出如下要求[3]:
(1) 启动时能够按照理想的曲线启动, 启动时间可在一定范围内调节, 且能够满载启动;
(2) 启动加速度可以控制在一定范围内, 以免对输送带造成损伤;
(3) 启动过程中应尽量平稳, 减小对各部件的冲击;
(4) 启动和稳定运行时有过载保护功能;
(5) 启动时对外界电源的冲击要小, 并尽量避免对外界电源产生污染;
(6) 多机驱动时, 可以平衡电机间的功率;
(7) 可承受长时间慢速运行;
(8) 在输送机短时停车时, 可以实现不停电动机停车;
(9) 配置可集成在控制系统中的先进控制器。
为了满足驱动装置的要求, 控制系统必须要解决的问题是:
(1) 带式输送机启动时的控制问题, 特别是启动加速度和启动时间的控制[4]。
(2) 多机驱动时电机间的功率平衡问题, 当各电机输出的功率不能均衡的分配时很有可能造成电机过载, 甚至烧毁[5]。
2 驱动装置的总体设计
近年来随着科学技术的不断发展, 变频器在节能、环保、维护方便等方面效果显著, 而且其控制可靠、灵活, 后期维护方便、成本比较低, 所以变频调速技术在现代工业中得到了快速发展。现代工业中大多采用PLC与变频器配合控制电机调速, 将检测量接入PLC中, 从而实现PLC对变频器的逻辑控制, 使控制系统达到最优。
由于电力电子技术的不断成熟, 变频调速技术也逐渐应用到带式输送机驱动装置中, 如图1所示为变频调速驱动系统以三台电机驱动双滚筒的带式输送机布置图。变频驱动系统和主控制器PLC之间同过通信线实现数据的传输, PLC可同时将变频驱动系统的数据和保护系统的状态传输到上位机, 采用组态画面可清晰的在上位机上观测到带式输送机的运行状况, 并可实现对带式输送机的启停和参数设置。
3 变频驱动单元的配置
带式输送机是一种典型的恒转矩负载, 而且在启动过程中对驱动系统的控制要求较高, 所以在本文中选择失量控制方式的SIMOVERT MV变频器, 变频驱动系统配置如图2所示。SIMOVERT MV变频器是由西门子公司推出的三电平、全数字、矢量控制的中压变频器, 可驱动额定电压2.3k V~6.6k V、功率0.66MVA~7.2MVA的三相交流电动机。使用MV中压变频装置驱动带式输送机电机, 可实现电机启动电流小, 启动力矩大, 减小机械磨损和皮带损耗, 而且起停时间可调。在MV变频装置中还设有主/从应用宏, 可以解决电机的负荷均衡分配问题, 在输送物料料量发生变化时可以调节电机转速[6]。
4 变频器与PLC的连接
本文中采用PROFIBUS网络实现PLC与各变频器之间的通信, 并对变频器的实时监控。PROFIBUS通信网络是由PROFIBUS扫描适配器、总线连接器、PROFIBUS电缆等连接组成, 并依据实际情况将总线连接器的终端电阻打到ON或OFF位置。
利用STEP7软件对各变频器进行组态, 组太之前需要给每个设备分配不同的组态地址, 然后再组态PROFIBUS网络的通信协议, 如图3所示。
在组态好之后, 需要分别建立DB1、DB2、DB3模块, 作为通信数据的存储空间。在存储空间DBW0~DBW10中存放变频器的控制字和主设定值, DBW14~DBW24中存放变频器的状态字和主实际值。因为是一致性数据, 所以调用SFC14和SFC15来读写过程数据区域PZD中的数据[7]。PPO协议包括参数区 (PKW) 和过程数据区 (PZD) , 在参数区 (PKW) 可以读写变频器的参数, 过程数据区 (PZD) 可以读写状态值、实际值、控制字和设定值。PPO有5中配置类型, 根据自动化系统的数据传输任务可适当选择PPO类型, 一般PPO1和PPO3比较常用。
5 变频驱动装置的启动控制
由于控制方案中只有主驱动采用的是速度给定控制方式, 而从电机是转矩给定控制方式, 所以在启动过程中主要对主驱动进行控制。在速度给定前需对启动曲线进行优化, “S”曲线由加速时间和软化时间两个参数来确定, 积分软化时间一般为加速时间的10%, 如图4所示。
图中t1=t3-t2为积分软化时间, t3为加速时间。经过“S”曲线优化, 速度给定值被给定到变频器内部的PID速度控制器中, 然后按照PID的调节规则, 使电机速度沿着设定的“S”曲线运行[8]。
PID控制中比例项用于纠正偏差, 积分项用于消除系统的稳态误差, 微分项用于减小系统的超调量增加系统稳定性。控制原理图如图5所示。
图中r (t) 为速度的给定值, f (t) 为速度反馈值, e (t) 为速度给定值与反馈值的差值, 即系统实际输入值。PID控制系统的原理是e (t) 经过比例环节、积分环节、微分环节后得到系统的输出值u (t) , 然后利用输出值控制被控对象。被控对象输出值f (t) , 并将f (t) 反馈会PID控制系统的输入端与给定值比较, 比较后的差值作为下一个输入值e (t) 输入PID控制系统中, 依次循环, 直到系统的输出符合给定的要求。
6 功率平衡的控制
6.1 转矩控制的分析
系统选用参数相同的三相异步电动机, 由P=UIcosη知, 各电动机的供电电压和功率因数基本相等, 所以电机的功率P正比于电流I, 对各电机的功率调节可以通过调节电流来实现。
矢量控制异步电动机的变频调速技术现在已经成熟[9], 并且在工业现场的应用很成功。矢量控制变频调速是将异步电动机的定子电流IA、IB、IC在旋转坐标系 (M-T) 下分解为励磁电流iM和转矩电流iT, 然后就可以进行分别的控制。在转子磁场定向的M-T坐标系中, 电机的电磁转矩表示为
由上式可知, 转子磁链ψr在保持恒定的情况下, 电磁转矩与转矩分量iT成正比关系, 而带式输送机在稳定运行情况下带速是基本不变的, 所以功率平衡控制可以通过控制转矩电流iT来实现。
6.2 功率平衡的控制方案
在本文中选择采用以1号电机为主电机, 2号和3号电机为从电机的主从控制方式。1号电机采用速度闭环的控制方式, 利用速度传感器测得1号电机的转速, 并将速度值反馈到PLC中和给定值进行比较, 依据比较结果, PLC向变频器发送频率变化信号, 从而控制1号电机的转速按照给定转速运转。2号和3号电机作为从电机跟随1号电机运转, 将2号和3号电机的电流和1号电机的电流作比较, PLC依据比较结果控制变频器的频率变化。
依据带式输送机驱动装置的控制要求, 设计由S7-300PLC[10]为核心的控制系统, 控制体统主要有PLC、变频器、检测装置组成, 如图6所示。
7 结论
依据带式输送机对驱动装置的要求, 在本文中用变频器代替了CST、液力耦合器等软启动装置。利用PLC作为主控制器, 依据给定速度值对主电机进行速度控制, 对从电机的控制是依据主电机的电流而实现的, 这种控制方式不仅可以满足带式输送机对驱动装置的要求, 而且能够很好的解决以上提出的两个突出问题。在神东煤炭集团中有很多矿井已经采用变频驱动装置, 经过长时间的运行, 变频驱动装置完全符合易操作、易维护、节能等生产实际需求。
摘要：介绍了带式输送机对驱动装置的要求, 依据要求结合一部三台电机驱动双滚筒的带式输送机对驱动装置进行设计。驱动装置采用PLC为主控制器, 变频器驱动三相异步电动机。分别对变频驱动装置的启动控制和三台电机之间的功率平衡控制进行了分析和设计。
关键词：带式输送机,变频驱动装置,PLC,变频器
参考文献
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