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采掘工作面刮板输送机自动张紧装置控制系统研究

作者:四川天屿翔机械设备有限公司 浏览: 发表时间:2024-01-18 10:19:27

现阶段煤炭开采以及巷道掘进等基本实现机械化,刮板输送机是煤矸石等物料运输的主要设备,受到运输载荷状态差异影响,刮板链条在不同时期受到的张紧力存在一定差异,从而导致刮板输送机链条松紧程度存在变化。当刮板链条张紧力较高时会导致磨损增加,而链条较松时则存在容易堆链问题。采用刮板链自动张紧装置可将刮板链张紧力控制在一定范围内,从而实现刮板输送机高效运行。为此,依据采掘作业面刮板链受力工况特征,并结合刮板输送机张紧装置使用工况及安装位置,设计自动张紧装置控制系统,以便提高刮板输送机运行效率。

 

1     刮板输送机张紧装置结构

 

具体在矿井采掘作业面刮板输送机上布置的张紧装置结构见图 1 所示,在刮板链下侧链条上下端位置分别布置传感器对刮板链张力进行测定。当刮板链运输物料变化(载荷出现变化)时,刮板链受力会出现变化,从而导致刮板输送机下侧刮板链条出现松紧变化,刮板链与刮板输送机上下两端传感器间距离会出现变化;当刮板链与传感器间测定距离进行实时测定并将测量结果传输给PLCPLC对比测量值与设定值,当发现传感器与刮板链间距离较大时PLC 会向液压系统发出指令,液压系统工作并带动机尾链轮运动,从而实现刮板链张力调整。

 

2      自动张紧系统设计

 

2.1   系统运行原理

 

在液压自动张紧控制系统中输入信号为传感器获取到的开关量值,输出型号为液压系统电磁阀开关量值,通过液压系统动作实现张紧力调节。具体液压张紧控制系统工作流程见图2


 

液压自动张紧控制系统工作原理就是刮板输送机负载量变化会导致刮板链与两端传感器间间距变化,通过测量刮板链与传感器间间距即可掌握刮板链张紧力变化情况。刮板输送机机头链轮位置是保持不变的,因此可通过调整机尾链轮位置来对刮板链张紧力进行调整,具体在机尾链轮处布置液压缸。

 

自动张紧控制系统需要完成的功能为:液压张紧控制系统随着刮板输送机启动而启动,在刮板输送机两端布置的传感器实时监测下侧刮板链位置;PLC 会根据传感器监测结果动态比对链条与传感器间测定距离与设定值,当距离超过允许值后会向执行机构发出信号控制电磁换向阀动作,从而实现刮板链张紧力动态调整。当刮板输送机载荷较小时,则液压自动张紧系统不动作。由于刮板链是间隔布置的,传感器获取到的距离信号为脉冲式,为避免频繁张紧装置频繁动作,在控制系统上使用延时控制功能,给调节装置施加一定的延时时间,当此时间内传感器与刮板输送机间距离在允许值内时液压张紧装置不动作。

 

2.2   硬件结构设计

 

由于刮板链为金属材料,因此选择使用的传感器应对金属材料敏感。在分析众多接近式传感器检测原理以及功能基础上,最终确定传感器类型为电感式接近传感器。将传感器布置在机头链轮下侧链条两端,两个传感器共同对链轮距离进行动态测定。

 

在自动张紧控制系统中选择的单片机型号为89C51,将调节装置布置在液压调节系统中采用三位四通换向阀,具体控制系统电路见图 3 所示。


 

3 中左侧、中间以及右侧分别为检测部分、控制部分以及执行部分。检测部分由两个传感器、两个继电器(J3J4)构成,上传感器与继电器J3 串联、下传感器与继电器J4 串联,通过测定传感器与刮板链间距离来实现刮板链张紧力检测;继电器吸合后传感器会向PLC 发出检测信号;中间控制部分PLC 会对传感器检测信号进行分析并向右侧执行部分发出控制指令,执行部分中的三位四通换向阀通过相应管路连接实现液压油缸动作调整。

 

具体控制过程为:当刮板链条经过传感器时,传感器会自动采集与刮板链条间距离;当刮板输送机载荷过大时则刮板链过紧,此时刮板链靠近上侧传感器,上侧传感器会产生信号,J3 继电器通电、J3 常开触点吸合,单片机P3.2 输入端口会有低电平发生并将信号传输给内部控制系统进行处理,信号经过处理后会通过P1.0 输出端口发送给调节电路,信号经过一些列处理后继电器J1 通电,常开点J1 吸合,驱动元件连接相关通路后驱动液压油缸活塞缩回,从而降低刮板链张紧程度。当刮板链过松时,下部传感器会发出信号,J4 继电器通电同时常开点J4 闭合,后续单片机处理过程与上述情况类似,最后液压油缸活塞伸出,从而实现机尾链轮后移,增加刮板链张紧力。

 

2.3   系统软件设计

 

控制程序是实现自动张紧装置运行的基础,控制程序应简单且便于维护,以便提高张紧装置运行可靠性,具体主要控制程序运行流程见图4 所示。


 

3      结语

 

采用的自动张紧装置通过电感式传感器对刮板链条与传感器间距离进行动态测定,并依据距离变化判定刮板链张紧力变化;传感器测定值通过PLC 分析,当判定需要提高刮板链张紧力时即PLC即发出指令,三位四通电磁阀通过接通相关液压管路实现液压油缸动作,从而完成刮板链张力的自动调整。


 

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