皮带输送机张紧装置液压控制系统的改进

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　　皮带输送机是由输送带、支架、滚筒、驱动装置和张紧装置组成的一种连续输送机械。它广泛用于食品、水电、化工、交通等部门，具有输送距离长、运输量大、连续输送、结构简单、维修方便、成本低、通用性强等优点，并且运行可靠，易于实现自动化集中控制。
　　张紧装置是皮带输送机关键的组成部分，在输送机启动时，它使皮带在与滚筒的分离点处具有一定的张力，防止皮带打滑甚至皮带摩擦起火，从而保证输送机正常启动；在输送机运行时，它使皮带具有最小的张力，防止因皮带悬垂度过大而导致摩擦阻力增加，以及皮带跑偏、打滑、冲击托辊等不稳定因素的发生，保证输送机正常运行；在输送机制动时，防止皮带出现打滑，保证制动可靠；在对输送机进行检修、更换皮带、卷带时，为皮带接头提供必要的行程。
　　1、张紧装置液压系统及工作原理
　　输送机张紧装置的液压系统如图1所示。这里输送机的张紧装置由定量液压马达21驱动的张紧绞车22和张紧液压缸27驱动的滑轮组26两部分组成。张紧装置运行时，由液压马达驱动绞车做初始张紧，初始张紧完成后，电磁阀18置中位，液压马达锁死。电磁阀17置右位，张紧液压缸通过比例溢流阀6动态调整张紧力，蓄能器29作为辅助动力源，用来吸收压力冲击。如图1所示，系统中设有三台变量泵1、2、3，泵1为张紧液压缸27供油，泵3为液压马达21供油，泵2为备用液压源。当泵1出现故障时，出口压力低于压力继电器16的设定值，压力继电器动作使得泵1的电 动机断电，电磁阀10阀口关闭，电磁阀11阀口开启，泵2电动机通电工作；当泵3出现故障时，出口压力低于压力继电器15的设定值，压力继电器动作使得泵3的电动机断电，电磁阀13阀口关闭，电磁阀12阀口开启，泵2的电机通电工作。这样就可以保证张紧装置能够安全可靠的工作。

1～3.变量泵；4.精过滤器；5.粗过滤器；6.比例溢流阀；7.先导式溢流阀；8.单向阀；9～13.二位二通电磁阀；14.溢流阀；15、16.压力继电器；17、18.三位四通电磁阀；19、20.液控单向阀；21.液压马达；22.张紧绞车；23.张紧小车；24.小车轨道；25.皮带；26.滑轮组；27.张紧液压缸；28.压力传感器；29.蓄能器
图1  液压系统图

      比例溢流阀6与先导式溢流阀7组成两级调压回路，比例溢流阀作远程调压，控制先导式溢流阀的主阀溢流。在出现过电流等故障时，先导式溢流阀7还可兼作系统的安全阀。压力传感器28的检测值经反馈校正后输出给比例溢流阀6，有效控制系统的压力，从而动态调整张紧力的大小。
      在系统检修或停止工作时，电磁阀9用来卸荷。在张紧时，液控单向阀19使张紧液压缸27向右的运动锁死，一对液控单向阀20互锁，使液压马达21转动锁死，保证张紧可靠。
      2、系统控制方案
      由于开环系统容易受环境变化和外界干扰的影响，压力控制精度取决于比例溢流阀的调压偏差等性能，其压力控制精度较低。所以这里张紧装置的动态调整液压回路（张紧液压缸所在回路）采用PID闭环控制，这样就可以抑制由环境变化和外来干扰所引起的影响，从而提高压力控制精度。控制原理图如图2所示。

图2  系统PID控制方块图

      回路中检测和反馈量是张紧液压缸工作腔的压力，当检测到的压力信号与比例溢流阀给定信号产生偏差时，经校正后控制信号加到比例溢流阀的比例电磁铁上，对液压缸工作腔压力进行调节，直至误差消除。
      本文从皮带输送机的张紧装置出发，通过改进张紧装置的液压控制系统来改善输送机的工作性能。一般皮带输送机的工作环境污染比较严重，采用电磁比例控制需提高系统的抗污染能力。