皮带输送机皮带打滑智能检测研究

乔哲伟

（南京北路自动化系统有限责任公司，江苏 南京211199）

皮带输送机借助输送带为物料载体，进行物料传递的机构。通常采用闭合环形皮带，可以充当牵引体的角色，一般皮带可以仅仅绕前后两个主动轮以及从动轮，这样皮带在于主从动轮的摩擦下实现皮带的运动。与此同时，在摩擦力的作用下，货物随着皮带一起运动，从而实现运送货物目的。可是，在运输的过程中，依然存在货物打滑的现象，这样将对皮带与滚筒表胶面构成威胁，久而久之将可能引发火灾，从而引发安全事故。由此可以见，皮带输送机皮带打滑智能检测显得尤为重要[1]。

1 皮带输送机

皮带输送机主要是由：张紧装置筒、支撑托辊、驱动滚、封闭环形输送皮带、改向滚筒、漏斗、卸载装置及驱动装置等单元构成[2]。图1表所相应的简图。

图1 带式输送机结构图

假如皮带机正常传输货物时，通常情况下皮带不仅可以当做承载件，而且充当牵引件。于皮带在输送机中是一个非常重要的部件，其不仅成本贵，而且易磨损，因此必须对其进行优化处理。

2 皮带输送机皮带打滑机理分析

2.1 皮带打滑受力分析

图2 表示皮带输送机的送礼情况，以及皮带输送机皮带紧套在带轮上存在初拉力Fo，其可以在接触面产生正向的压力。假如皮带输送机处于不工作状态时，皮带上下端受力相等，取值为初拉力Fo。当输送机处于工作状态时，其受力如下所示：

式中：F1表示相应的输送机皮带的工作受力；F表示相应的传动力；a表示相应的皮带摩擦系数为滚筒与输送皮带的圆周角[3]。

假如皮带机处于传输状态，这时其动力来源于皮带与滚轮的摩擦力，进而使得原有的拉力平衡失调。通常主动轮一侧形成局部拉紧的状态，其拉力从Fo变为F1。与此同时，从动轮一侧处于局部放松的状态，其拉力将会从Fo变为F2。

图2 带式输送机输送受力图

当皮带输送机处于正常的工作状态时，通常把皮带总长度设置为不变，这时对应的紧边拉力可以用F1-Fo表示，从差生的机理来看，紧边与松边拉力（Fo-F2）相同，即可以表示为Fo=F1+F2/2。由此可以推到出皮带传动的有效力为：F=F1-F2。

2.2 打滑原因

皮带内力分析可以发现，打滑存在如下几种情况：

1）当滚动速度比较快时，往往伴随着皮带打滑的现象。

2）当皮带传输的货物重量相对较大，那么因超过承载能力，而出现打滑。

3）当输送机上下托辊出现磨损时，受力面积不均匀而出现打滑的现象。

4）由于输送机皮带使用时间比较长，其磨损比较多，形成光面的现象，从而导致出现打滑的现象[4]

3 皮带输送机打滑的智能检测系统

当前，在皮带输送机打滑检测方面方式比较多，检测参数为：磁场信号、脉冲信号、速度差等。以现存的皮带输送机智能检测方法来探究皮带输送机打滑的方式，通常使用的方式为一体式开关，此开关内部设置有微处理器，可以设置恒定的皮带输送机达到带速的目的。比较输送机的实时速度，当在预定的范围内出现不对等，那么系统就会发出皮带打滑的报警信号[5]。

3.1 皮带打滑的智能检测系统

皮带打滑是皮带输送机经常出现的问题，为此引入智能化的检测手段，从而设计相应的智能检测设备，通过对检测的分析可以有效的判断故障产生的原因。同时设置的传感器可以捕获得到如下几个方面的参数，诸如皮带、滚筒与电机的速度，同时可以得到温度、位置以及电流的数据，接着系统可以将其转化成为数字信号，将该信息传输给PLC控制单元，经过与设定数据的比较可以判断皮带是否处于正常的工作状态，假如数据不符合，那么将开始报警，紧接着传动装置将开始进行调整。假如问题得不到解决，那么这时输送机就会自动的停止工作，与此同时发出相应的指令，进而及时对其维护，图3表示智能检测系统[6]。

图3 智能检测系统图

3.2 PLC程序设计

在设计PLC控制系统时，需要重点考虑驱动电机动作与停止。假如皮带处于打滑的状态，那么PLC可以自发的促使电机停止动作，从而能够有效地防止发生事故。其中对于典型的皮带打滑现象而言，通常由于皮带由于材料潮湿或者超载等原因出现打滑，而此时驱动电机处于高速运转状态，因此使得皮带速度与电机转速不匹配[7]。与此同时，设备金属板不发生任何的反应，从而不会产生相应的开关信号。这时相应的PLC延时定时器开始工作，经过7 s后可以产生故障信号，进而能够促使皮带停止动作，因此可以获得报警信号，从而实现对皮带打滑检测的报警[8]。

4 结语

皮带输送机的动力来源是皮带滚轮之间的摩擦力，其广泛的应用于各行各业，并且得到了市场的青睐。可是皮带输送机正常工作的过程中，其受力比较差，使得皮带存在打滑的现象，假如长时间不对其进行纠正，那么将会严重影响工作效率，同时会降低设备的使用寿命。为此笔者设计了智能检测皮带打滑的系统，这样可以有效的降低打滑的现象，从而实现自动检测皮带输送机打滑的现象，这样不仅可以有效地降低设备的损坏率，而且能够降低安全事故率。