带式输送机是煤矿运输的主要设备，清扫器又是保障带式输送机稳定运行的重要组件，有着不可忽视的作用。目前，清扫器种类众多，性能各异，其中刮板式皮带机清扫器借助配重的重力或臂架弹力的作用，固定在臂架上的刮板与输送带紧密结合，从而可以达到清除输送带上的残留物的目的。在使用过程中，刮板会存在磨损，会降低刮板与输送带的压紧力，随之会失去清扫功能。为了提高清扫器的使用寿命，一方面要增强刮板本身的耐磨性，经过了多次的更新换代，刮板的材质由橡胶发展到了今天的聚氨酯橡胶，性能显著提高；另一方面就是设计自动补偿装置，使得刮板与输送带始终保持恒定的压紧力。本文设计了一种新型聚氨酯清扫器，在传统设计基础上增加了电控系统，实现了自动磨损补偿功能。

1   带式输送机清扫器技术要求

一个优质的带式输送机清扫器应该具备以下性能：①良好的清洁性能；②结构简单，便宜维修；③使用成本低，节约使用成本；④使用寿命长，磨损部位利用率高，无需频繁更换；⑤结构简约，便于安装使用。

聚氨酯皮带机清扫器采用聚氨酯复合材料制造，使用模具一体加工成型，具备低摩擦性、高耐磨性、高强度等优点。其相比传统清扫器，清扫效果明显加强，其高弹性的性能不会对胶带产生任何损伤，耐磨性好，使用寿命长。但是，聚氨酯清扫器相比传统清扫器成本高出2 倍多，经过磨损，清扫器受到局部磨损后，即需更换刮板。从使用成本的角度考虑，如何最大限度地提升聚氨酯刮板的利用效率，是一个非常值得研究的课题。当前，已经设计应用了弹簧自张紧式补偿方式清扫器，其结构是利用调整弹簧提供压紧力，具有自动保持压紧力、使用简单方便、制造成本低等优点，也是当前市场的主要产品 。其尚存不足之处是，由于弹簧压缩行程有限，调整范围也受到限制，补偿磨损的功能不够强。

2   设计方案

（1）电动控制方式。将原先依靠弹簧储存能量实现自动补偿，改进为采用小型电动机提供补偿能量的方式，使用扭矩传感器控制清扫器与皮带之间压紧力，使用电动机传动实现清扫器的补偿功能，实现恒压补偿功能。

（2）硬件设计 。新型聚氨酯带式输送机清扫器由压紧螺栓、聚氨酯刮板、齿轮轴、框架、联轴器、扭矩传感器、驱动电机组成，如图1所示。

（3）电动控制系统原理。依据金属应变原理制造的扭矩传感器在受到外力作用时内部电阻的阻值会发生变化，当在输入端加上直流电压后，输出端就可以得到随着施加的力大小而变化的电压信号，这种电压信号传递给称重扭矩控制仪，控制仪会通过信号处理，计算出扭矩值 。当扭矩值低于或者高于控制仪上设定的上限或下限时，控制仪的输出触点闭合，继电器KM得电吸合，驱动电机启动；当扭矩值回到控制仪设定范围内时，控制仪的输出触点断开，KM 失电，驱动电机停止。电动控制系统的扭矩传感器为电阻应变式，输出信号为0~10 V 电压信号，可以根据自身需要选用不同类别的传感器和输出型号。此外，称重扭矩控制仪是一种将电信号通过信号处理转化成扭矩值，并且带有输出触点，用于自动化控制的仪器仪表，它可以接受0~  10 V电压信号、4~20 mA 电流信号等多种信号，可以输出开关量和模拟量信号 。电动控制系统如图2所示。

（4）新型清扫器使用方法及原理 。新型清扫器在完成安装后，使用前拧动底部的压紧螺栓， 使得聚氨酯刮板压紧至与送料驱动轴上的齿轮上。设刮板与输送带之间所需的压紧力为F，刮板与输送带之间的摩擦系数为f，根据现场清扫需要，首先在称重扭矩控制仪上设定扭力值下限值M1，显然，M1的值由F和f确定。启动设备，在设备运行过程中，压紧力F会以接触点（清扫器与皮带接触位置）到齿轮轴中心线之间的距离为力臂L，向扭力传感器传输扭矩值M2 的扭矩信号，扭矩传感器会将M2的值0~10 V的模拟量信号传递给称重扭矩控制仪， 称重扭矩控制仪会将接收到的信号与设定值进行实时比较。随着刮板的磨损消耗， 刮板与输送带之间的压紧力F会变小，M2变小，当 M2＜M1 时，控制电动机启动，胶带向前输送，压紧力F逐渐增大，M2 随之增大；当 M2≥M1 时，电机停止并锁紧（为了电机停电后， 能够保持压紧力，电动机采用电磁制动型，当电机停电后，电机主轴锁死，清扫器正常工作）。扭矩值M1通过现场调试的方式确定，

先设定一个估算值，在设备运行时，观察压紧力的大小，修改M1值，最终确定一个最佳清扫效果时的M1 值 。综上所述，一旦聚氨酯刮板磨损严重，会导致M2值低于M1 值，驱动电机会自动启动补偿刮板磨损的尺寸，这就实现了新型清扫器的自动补偿功能。

3   新型清扫器优点

（1）机械结构简单，零部件少，便于加工制造，对制造精度要求低。

（2）可以保持恒定压力， 清扫效果极佳。

（3）实现一次安装，无需拆卸。根据现场安装环境，相比采用恒压力弹簧清扫器而言，刮板可以做得很长，进行源源不断地补偿磨损，实现自我修复，即便是整个刮板磨损消耗殆尽， 也只需更换聚氨酯刮板即可，使用成本低，性价比优良。

4   结论

随着电子科技的迅猛发展，采用电子传感器替代机械机构， 可以实现更精确、更灵敏地控制。设计一种采用电力控制系统代替弹簧提供恒定压力的新型聚氨酯清扫器， 实现了对清扫器恒定压力的控制要求，清扫效果明显，在清扫器的聚氨酯刮板磨损后，通过电力驱动方式实现了清扫器的自我维护、自我更新，极大地减少了清扫器的更换维护频率，降低了使用成本，提高了生产效益。