皮带输送机新型可控制动托辊的研究

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　　在科技与经济快速发展的今天，各种机械的发明与创新可能给企业带来有利的发展。特别是在煤炭行业，在机械化程度越来越高的前提下，煤炭运输量越来越多，对大型皮带输送机的安全性能要求越高，现在我们提出一种新型的托辊——可控制动托辊装置。该装置可以实现输送机的可控制动，旋转运行检测，故障报警等综合性能，从而实现皮带输送机的可靠停车制动。与以往的各类托辊不同，普通托辊本身均不带有制动功能，输送机还需要另外添加专门的制动装置进行设备的制动。
　　该托辊装置集机电液一体化系统，并且在自动控制原理理论基础上研制出的一套电气控制系统，以PLC(可编程控制器)为核心更加方便快捷的控制该托辊装置的启动与停止，实现在普通托辊与可控制动托辊之间的转换。增加了皮带输送机的可控制动能力，增强了煤炭相关运输业机械设备的安全性能，减小了在突发情况下给企业带来的经济损失。
　　1、可控制动托辊装置实现的功能
　　(1)与皮带输送机的常规保护装置配合下，使其平稳和安全制动，配以PLC方便安全制动；
　　(2)该装置可在突发事故情况下，比如断电，稳定安全停车制动；
　　(3)制动力矩可控；实现制动托辊间制动力无级切换，确保制动力矩平衡。
　　2、可控制动托辊工作原理
　　可控制动托辊的结构如图1所示，外形尺寸与普通托辊一样，其结构组成为辊皮、轴承座、密封、制动器等，托辊两侧增加了控制油路。控制油路控制制动器调节动静摩擦片之间的间隙进行制动。当油压为零时，静摩擦片在弹性碟簧的作用下与动摩擦片接触产生滑动摩擦力矩使托辊的制动力达到最大。当油压达到设定值时，两摩擦片的间隙达到设定间隙。这种制动托辊通过改变油压可以实现制动力的无级调节，而且一个液压站可以控制1000个可控托辊，有利于实现集控。此外，长距离、大功率、大倾角的下运皮带机的制动系统的稳定性，可控制制动托辊液压控制系统可选用双比例控制系统，系统之间可以实现自动切换。


　　3、可控制动托辊控制系统的原理及特点
　　可控制动托辊的控制系统是基于反馈原理建立的自动控制系统，电控部分的作用就是执行机构进行控制，以可编程控制器PLC为核心，配备专用比例放大板，通过对输送机上的负载进行检测，向其液压系统发出控制信号，在制动托辊的控制中，制动油压，制动力矩和制动减速度构成双闭环控制系统。
　　本电控装置是根据上述可控制动托辊的工作原理及运行特点，在自动控制原理理论基础上研制出的一套电气控制装置。该控制装置以西门子PLC(可编程控制器)为核心，与继电器输出单元等共同完成可控制动托辊的启动与停止。可控制动托辊工作原理是改变制动油压来改变制动力矩的大小，制动油压、制动力矩、制动减速度组成双闭环控制。
　　我们可以通过控制制动油压来实现改变可控制动托辊的制动力矩。控制制动油压有很多方法，比如说，可以通过调节液压站的液压阀组，来调节制动油压；也可以通过控制制动泵电机出力来控制制动油压的大小；也可以通过比例控制液压站上的比例阀离得线圈电流，来控制制动油压。其中又经济，又适用可控制动托辊的方法当属比例控制。比例控制是通过改变液压站上的比例阀的电流，来调节制动油压的大小。
　　因此，只有把PLC控制系统中模拟量输出经比例放大板放大后，才可以实现PLC控制系统对比例阀的控制。根据可控制动托辊的实际工作要求，通过软件编程，PLC控制系统的模拟量输出可按照不同的速度增加(减小)，这样使可控制动托辊的可控制动效果更佳。此外，PLC控制系统通过油压传感器采集制动油压信号，文本显示器可实时显示制动油压的大小，可显示比例控制的效果。