对刮板机链条张紧力自动监控技术研究范文

摘要：分析了刮板机链条的张紧力，阐述了刮板输送机链条的预紧力计算过程，介绍了目前常应用的微应变的监控技术和电流法的监控技术，并且分析了这两种刮板机链条张紧力自动监控技术的原理及优缺点，此分析过程为链条张紧的进一步优化提供了参考，并未链条张紧的控制提供了依据。

关键词：刮板机；链条张紧力；故障分析；张紧力监测技术

引言

随着采煤技术的不断发展，综采面刮板机性能也在不断地提升。在刮板机运输煤炭的过程中，因为每次运送煤的重量不一样，所以链条所受的张紧力也在不断发生变化，导致刮板机链条的某些地方会出现或松开或张紧的情况，直接影响着刮板机的正常运行，严重时会出现链条断裂以及链条卡住的现象发生，致使运输工作不能正常运行，降低工作效率。因此，对刮板机链条张紧力进行监测及控制至关重要。对刮板机链条张紧力的监测及控制技术的研究最早出现在国外，其中最主要的链条张紧力监测及控制技术有：对电机实时功率和链条张紧力关系的监控、机头下链悬垂量和链条张紧力关系的监控，机尾推移油缸压力和链条张力关系的监控。虽然国内对链条张紧力监控技术的研究比较迟，但是通过多年坚持不懈地探索，研究出多种链条张紧力自动监控技术。国内监控技术存在两方面的问题，一是难以精准地测出刮板机实际运行时链条张紧力的数值，所测值与实际值偏差较大。二是在控制精确度方面也比较差。就目前国内国外对刮板机链条张紧力的研究情况来说，仍然需要根据不同的工作面环境对张紧力的监控技术进行不断研究，有效提高煤矿上运输设备的工作效率[1]。

1对刮板机链条张紧力的分析

根据刮板机链条张紧力的特点，刮板机上通常使用圆环链和链轮啮合。在运输前对刮板机链条加一定的预紧力，用来防止链条受到的冲击和振动。因为，如果预紧力过大，则会加大链条的摩擦力，从而加快链条与链轮的磨损，链环截距变小，导致其寿命减少。如果预紧力过小，则会造成链条的堆积，刮板机不能正常工作。所以，准确地计算出预紧力是十分有必要的。如图1为刮板机链条的简图，图中虚线代表链条停止运行时的理想张紧力，实线代表链条运行时的实际张紧力，FS1、FS2分别为额定载荷下机尾链轮链条啮合点、分离点的张紧力，FS3、FS4分别为额定载荷下机头链轮链条啮合点、分离点的张紧力[2]。刮板机在工作的过程中，链条上各个链环间的张紧力成线性关系，由胡克定律得：式中：FS（x）为链条某一点的张紧力；E为链条弹性模量；A1为链条横截面积；2L为链条长度。根据逐点计对算法可得：由此可得，刮板机链条在额定载荷下运行时比静止时伸长了ΔL，而ΔL会直接影响链条的张紧力。然后在刮板机开启前或者是运输一段时间后通过紧链器给链条加上一个预紧力FY，用以消除ΔL对链条的影响，从而使得链条最小点的张紧力值大于0。在刮板机停止运转时，假使对整个链条加大小不变的预紧力FY，在FY的作用下，长为2L的链条停机时伸长量为为确保刮板机正常运行，则需要使得ΔL1=ΔL，因此可得：

2刮板机链条张紧力的自动监测及控制技术

2.1通过微应变来监测及控制链条张紧力

此技术主要是由应变片的形变来测得链条的张紧力。应变片安装于刮板连接处的链环上，并且在刮板中安装有处理电路、电源和无线收发模块，如图2所示。制造应变片的材料通常采用半导体或者是金属导体，通过式（12）可得，当给应变片施加一定的力时，其长度也会发生变化[3]。式中：l为应变片的长度；ρ为应变片的电阻率；A3为应变片的横截面积。所以，可由应变片电阻值的变化来获得链条所受张紧力的变化。通过式（13）可得到应变片所受的张紧力。式中：E2为应变片的弹性模量；R0为应变片的电阻值；k0为应变片的灵敏系数；ΔR为电阻变化值。此技术是在链环上安装传感器，用于检测链条的形变，当链条出现形变时即可测量得到此处的链条张紧力值。但是当传感器安装的位置不对时，会导致传感器的磨损或直接坏掉，使得所测出的精准度不高。

2.2通过电流法来监测及控制链条张紧力

当刮板机链条张紧力出现变化时，随之链条的结构参数、刚度以及传动系统的固有频率都出现不同程度的变化，会直接影响到扭转振动的频率及副值。因为扭转振动的传递性较强，可由轴系传递给驱动电动机一侧，所以，此监控技术的原理是由监测驱动电动机定子电流信号中的故障频率，以此来对链条的张紧力进行监控[4]。此技术是在电缆线上安装传感器，与被测机器不直接接触，能够保护住传感器不受损害。但传动过程中经过减速器，就会有其他信号掺杂进去，因此，不能准确区分出导致电流变化的具体原因。

3结语

刮板机链条张紧力监控技术的出现，减少工作人员的劳动时间，提高了出煤效率，为以后刮板机张紧力监控技术的发展做了铺垫，但是还需要进一步的进行研究。其中通过对悬垂量的分析来监测及控制链条张紧力的位置比较单一，监测到的张力仅仅可作为对其他监控技术的参考；通过微应变来监测及控制链条张紧力时经过减速器，会掺杂其他信号，不能准确判断出张紧力。通过电流法来监测及控制链条张紧力可以直接监测出张紧力，此技术会成为以后的发展趋势。

参考文献

[1]柴金荣，叶磊，范兴帅，等.刮板输送机中板磨损性能的研究进展[J].中国煤炭，2018（12）：75-77；83.

[2]张建华，关保生.刮板输送机紧链器研制与使用[J].煤矿机械，2018（12）：45-46.

[3]焦宏章.刮板输送机启动过程中链轮瞬态动力学响应分析[J].煤矿机电，2018（6）：20-22；26.

[4]何张雷.在线监测系统在刮板输送机故障诊断中的应用[J].矿业装备，2018（6）：108-109.

作者：暴伟 单位：西山煤电股份有限公司马兰矿